计算式城市仿真探索与实践

　　主要从背景发展、理论概念和建设实践三个角度，提炼形成“计算式”城市仿真的探索之路及实践经验。1）背景发展篇。绪论着重介绍了城市发展、新型信息技术对城市带来的影响、当今城市发展面临的问题及新时代城市发展要求。2）理论概念篇。包括城市治理与城市仿真、“计算式”城市仿真的框架构架，介绍了城市治理和城市仿真的探索、框架设计、建设内容和技术支撑体系等内容。3）建设实践篇。包括数据湖、仪表盘、仿真模拟和智慧决策。从数据、指标、模型、决策四个层面，重点阐述“计算式”城市仿真框架的建设思路、内容提炼、方法实践、工程建设等内容。*后，总结了“计算式”城市仿真探索和实践经验，为城市科学、智慧规划和现代化治理提供经验样本。

　　盛洪涛，男，汉族，武汉市自然资源和规划局党组书记、局长，工学博士，国家注册城乡规划师。一直从事城市规划与城市建设管理工作，注重理论研究和实践总结，特别是在武汉实践和创建了“实施性规划编制体系”，作为负责人编制了《武汉长江大道实施性规划》、《汉口二七商务区实施性规划》、《武昌滨江商务区实施性规划》、《汉阳归元寺片文化区实施性规划》等重点功能区实施性规划，并直接领导这些区域的建设实施。

发展背景篇
1 绪论 -----------------------------------------02
1.1 城市的发展 -------------------------------------------------02
1.1.1 城市产生和发展的动力来源 ---------------------------02
1.1.2 世界城市发展的基本走向 -----------------------------03
1.1.3 我国城市的发展 --------------------------------------03
1.2 技术的发展为城市发展提供新手段 --------------------------04
1.2.1 信息技术进入泛在智能融合阶段 -----------------------04
1.2.2 信息技术对人、社会的变革影响 -----------------------05
1.2.3 信息技术提升智慧决策能力 ---------------------------06
1.3 城市发展的新理念 ------------------------------------------08
1.3.1 城市发展阶段 -----------------------------------------08
1.3.2 创新型城市 -------------------------------------------11
1.3.3 数字城市 ---------------------------------------------13
1.3.4 智慧城市 ---------------------------------------------15
1.3.5 可持续发展城市 ---------------------------------------16
1.4 城市发展面临的问题 ----------------------------------------17
1.4.1 自然环境破坏引发的问题 ------------------------------18
1.4.2 城市发展中的“城市病”------------------------------19
1.4.3 城市发展的理念误区 ----------------------------------20
1.5 新时代背景下城市发展要求 ---------------------------------20
1.5.1 新型城镇化的提出 ------------------------------------22
1.5.2 新型城镇化内涵、本质与核心 -------------------------24
1.6 小结 --------------------------------------------------------24
2 城市治理与城市仿真 -----------------------------26
2.1 城市内涵 ---------------------------------------------------26
2.1.1 城市释义与解读 ----------------------------------------26
2.1.2 城市的构成 --------------------------------------------26
2.1.3 城市的特征 --------------------------------------------27
2.2 城市治理 ---------------------------------------------------28
2.2.1 城市治理问题 ------------------------------------------28
2.2.2 城市治理的顶层设计 -----------------------------------29
2.2.3 城市治理的现实需求 -----------------------------------30
2.2.4 现代化城市治理的内容 ---------------------------------32
2.3 城市仿真 ---------------------------------------------------32
理论探索篇
3 “计算式”城市仿真理论框架---------------------------36
3.1 武汉在城市治理方面的探索---------------------------------------36
3.1.1 城市仿真实验室的定位---------------------------------------36
3.1.2 城市仿真实验室的内容---------------------------------------37
3.2 “计算式”城市仿真构想 -------------------------------------------38
3.2.1 关于城市计算的理想 -----------------------------------------38
3.2.2 武汉多年来信息化基础---------------------------------------39
3.2.3 技术的快速进步 ---------------------------------------------44
3.2.4 城市整体感知和观测基础 ------------------------------------48
3.3 总体架构---------------------------------------------------------49
3.4 框架设计---------------------------------------------------------50
3.4.1 框架设计思路 -----------------------------------------------50
3.4.2 框架构成 ---------------------------------------------------52
3.5 技术支撑体系 ----------------------------------------------------54
3.5.1 移动互联网 -------------------------------------------------54
3.5.2 物联网 -----------------------------------------------------55
3.5.3 云计算 -----------------------------------------------------57
3.5.4 大数据 -----------------------------------------------------59
3.5.5 人工智能 ---------------------------------------------------60
3.5.6 3S技术-----------------------------------------------------63
3.5.7 区块链 -----------------------------------------------------63
3.5.8 增强现实技术 -----------------------------------------------66
建设实践篇
4 数据湖 --------------------------------------------70
4.1 数据湖概念解读 --------------------------------------------------70
4.1.1 数据与信息 -------------------------------------------------70
4.1.2 数据库、数据仓库与数据湖 -----------------------------------71
4.1.3 数据湖在“计算式”城市仿真中的作用 ------------------------73
4.2 数据湖框架 ------------------------------------------------------74
4.2.1 数据湖的建设思路与建设原则 -------------------------------74
4.2.2 数据湖框架内容 --------------------------------------------75
4.2.3 数据资源梳理 ----------------------------------------------78
4.2.4 数据治理体系构建 ------------------------------------------88
4.2.5 数据库建设要求 --------------------------------------------89
4.3 国土规划数据湖建设 ---------------------------------------------96
4.3.1 现状底图 ----------------------------------------------96
4.3.2 规划蓝图 ----------------------------------------------99
4.3.3 实施动图 ----------------------------------------------99
4.3.4 数据库建设及实例 ------------------------------------106
4.4 可视化实践------------------------------------------------115
4.4.1 单项数据可视化 --------------------------------------115
4.4.2 面向数据治理的数据专题 ------------------------------115
4.5 数据应用 --------------------------------------------------125
4.5.1 信息穿透 --------------------------------------------125
4.5.2 融合分析 ---------------------------------------------125
4.5.3 空间数据查询 ----------------------------------------125
4.5.4 空间数据展示 ----------------------------------------125
4.5.5 要素专题展示 ----------------------------------------127
4.6 小结 ------------------------------------------------------128
5 仪表盘 ---------------------------------------130
5.1 仪表盘概念解读 -------------------------------------------130
5.1.1 仪表盘含义 -------------------------------------------130
5.1.2 仪表盘作用 -------------------------------------------131
5.1.3 仪表盘在“计算式”城市仿真中的作用 -------------------131
5.2 指标体系建设 ---------------------------------------------133
5.2.1 现行指标梳理 ----------------------------------------133
5.2.2 仿真实验室指标体系构建 ------------------------------147
5.3 仪表盘建设------------------------------------------------161
5.3.1 监测评估预警架构 ------------------------------------161
5.3.2 仪表盘功能作用 --------------------------------------162
6 仿真模拟 -------------------------------------168
6.1 仿真模拟解读 ---------------------------------------------168
6.1.1 仿真模拟的含义 -------------------------------------168
6.1.2 仿真模拟的意义 --------------------------------------168
6.1.3 仿真模拟发展的历程 ----------------------------------169
6.1.4 仿真模拟在“计算式”城市仿真中的作用 -----------------171
6.2 仿真模拟体系建设 -----------------------------------------172
6.2.1 “计算式”城市仿真模运用存在的问题 -------------------172
6.2.2 仿真模拟体系建设技术思路 ----------------------------173
6.2.3 “计算式”城市仿真模型分类 ----------------------------173
6.3 仿真模拟建设内容 ------------------------------------180
6.3.1 主干模型 ---------------------------------------------180
6.3.2 专项模型 ---------------------------------------------181
6.3.3 综合模型 ---------------------------------------------182
6.4 未来预演室建设内容----------------------------------182
6.4.1 模型总览 ---------------------------------------------183
6.4.2 模型管理 ---------------------------------------------186
6.4.3 公共配套服务设施模型 --------------------------------187
6.4.4 街道空间品质模型 ------------------------------------199
6.4.5 碳排放模块 ------------------------------------------203
6.4.6 用地功能与就业产出模型 ------------------------------211
6.4.7 生态足迹模块 ----------------------------------------214
6.5 小结 ------------------------------------------------------223
7 智慧决策 -------------------------------------224
7.1 智慧决策内容解读 -----------------------------------------224
7.1.1 城市规划建设决策 ------------------------------------224
7.1.2 城市综合发展决策 ------------------------------------224
7.1.3 城市智慧决策 ----------------------------------------224
7.2 面 向 智 慧 决 策 的 逻 辑 体 系 -----------------------------225
7.2.1 智慧决策模型应用 ------------------------------------225
7.2.2 智慧决策清单构建 ------------------------------------226
7.2.3 智慧决策应用场景构建 --------------------------------233
7.3 “智慧大脑”建设 ------------------------------------------240
7.3.1 国土空间规划“机审”工具------------------------------240
7.3.2 建筑规划方案智能“图审”工具--------------------------242
7.3.3 规划设计条件自动提取工具 ----------------------------246
7.4 小结 ------------------------------------------------------249
8 结语 -----------------------------------------251
8.1 结束语 ----------------------------------------------------251
8.2 未来展望 --------------------------------------------------252
参考文献 ---------------------------------------254