采用NASA反演PM2.5浓度遥感影像，结合ArcGIS空间分析、灰色关联和多元线性回归等方法研究了北京市1998-2016年PM2.5年均浓度时空变化，分析了北京市能源消费结构特征。利用灰色关联分析方法和SPSS 22.0软件构建了北京市PM2.5浓度与能源消费结构之间的多元线性回归方程。结果表明：北京市1998—2016年PM2.5年平均浓度呈现波动上升趋势，空间上表现出南高北低，南北差距逐渐减小的特征；北京市能源消费结构中，石油消费总量、一次电力及其它能源消费总量占据较大部分，煤炭消费总量呈逐年递减的趋势；石油消费总量与PM2.5浓度之间关联度最大，一次电力及其它能源消费总量与PM2.5浓度之间关联度最小；经多元线性分析，构建了北京市PM2.5浓度与煤炭消费总量、石油消费总量之间的回归方程。