近年来快速城镇化和机动化对我国应对全球气候变化提出了严峻的挑战。城市形态因影响人们的生活方式和出行行为进而影响碳排放,日益成为国际气候变化领域的研究热点。西方学界围绕城市形态与交通碳排放已有较多实证研究,但因西方国家所处的城镇化进程大多趋于平缓、数据积累丰富,其普遍采用的精细化模型与评估方法难以适应我国数据稀缺的现实和快速空间规划决策的需求。针对国内相关研究仍较薄弱的现状,本文以济南为例,开展基于城市形态的家庭出行碳排放模型研究,具有重要的理论和现实意义。首先,构建了多尺度、多维度的城市形态指标体系。利用地理信息系统(GIS)建立济南市主城区城市形态基础数据库,定量分析了济南圈层结构、多中心结构和公交先导开发(TOD)结构,并比较了传统胡同、密方格网、单位邻里和超大街区等典型街区类型的形态差异。其次,从城市和街区两个尺度研究了城市形态对家庭出行碳排放的影响。利用济南市104个街区2540户家庭出行调查数据构建Tobit模型,发现在城市尺度上,家庭出行碳排放与城市TOD结构和圈层结构关系密切,而与城市多中心结构无关。在街区尺度上,提高用地密度、加强用地混合、采取“小街区、密路网”和塑造良好街道界面有利于减少家庭出行碳排放。第三,利用纵向数据研究城市形态对家庭出行碳排放的锁定效应。通过对2009年和2014年济南市9个街区3420户家庭出行调查数据的前后比较,发现家庭出行碳排放总体水平在两个年份之间无显著差异,且超大街区的碳排放水平始终是其他类型街区家庭的2-5倍。进一步构建趋势分析模型,发现街区类型和城市空间结构区位对家庭出行碳排放的影响在两个年份之间保持稳定,具有锁定效应。最后,采用直接建模法构建了面向城乡规划实践的综合评估模型。模型整合家庭交通工具选择和出行距离等子模型,实现多项评估指标的输出,并通过Hold-out方法检验。进而以济南新东站片区规划项目为例,对三种规划情景进行评估,量化了空间规划优化对交通碳排放的减排潜力,证明该模型在实践领域具有较好的科学性和可行性。