其核心理论指导思想是Holland（1995）提出的复杂适应系统理论，即系统的复杂性起源于其中个体的适应性。它是地理学问题中复杂、动态、随机问题的有效模拟方法。地理学应用中的基于自主体模拟有两个基本元素：物理粒子和地理环境。物理粒子代表了宏观地理问题中具体存在的实体或抽象概念，区别于普通物理学上的物理粒子，主要由两方面特性：①单个粒子具有个性。地理环境中的生物个体具有自身区别于其他个体的关键属性，这种属性是具有标识性的，借助这种属性，可以对任何单个粒子进行跟踪，在时间序列上同步获得粒子的状态；另外，粒子总是按照自己的思想意识来进行决策，不同的个体具有不同的行为决策过程，由此得到的行为方式在环境中相比较其他个体是随机发生的，具有个性的。②粒子间具有关联性。虽然单个粒子的思想、行为是具有个性的，但是在粒子进行决策之前，粒子往往需要充分获取环境中其他粒子的状态以作为自身行为决策的参考因素，即环境中的粒子相互之间是关联的关系，一个粒子的状态会影响到其他粒子的行为决策。这与粒子的个性并不矛盾，关联性为粒子提供决策所需的信息，在获得足够多的信息之后，粒子的个性即体现在他们之间不同的行为方式上。

地理学意义下基于自主体模拟系统中的地理环境有两个层次的意义：①地理环境反映粒子在环境中所处的位置，是粒子（或者说是自主体）分布、迁移的一个参考系，是粒子行为活动的场景，粒子在这个场景中生存、活动、衰亡。②地理环境反映粒子行为的累积效果。粒子的行为将影响到环境的状态，是对粒子行为决策的反馈。这个属性是地理学意义下自主体模拟不容忽视的独特表现，也是现实地理学问题的深刻反映，在人类开发自然、利用自然创造生产的过程中，人类的行为总在对我们的地球造成直接或间接的影响，导致环境在人类发展的时间序列上作为对人类活动的反馈表现出了状态的改变。

基于自主体模拟的构建涉及三个关键部件，即自主体、环境、交互。环境是自主体存在和活动的空间，在这个空间中包含了若干类自主体，系统的交互发生于自主体之间及自主体与环境之间。具体地说，在基于自主体模拟的系统中，任何一个自主体其构成都包括特征属性和行为能力两个基本元素。自主体的行为能力实际上是基于自主体模拟系统中交互的表现，它使得自主体能在系统中自主地进行决策、采取行动，并在这个过程中与其他自主体以及环境进行交互，赋予了自主体生命力，也使系统动态化。环境为自主体提供活动的空间以及该空间中的其他属性特征，在地理学的应用中，自主体在环境中一定具备其对应的空间位置属性，而对于其他学科的应用来说则不一定具有空间位置属性，环境只是为自主体提供了一个相对位置，如网络结构等。