计算式城市仿真探索与实践

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