原文發(fā)表于《科技導(dǎo)報(bào)》2025 年第22 期 《 整合可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)和新一代信息技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)城市“熱—碳—污”協(xié)同降減 》

中國(guó)正處于快速城市化進(jìn)程中，城市熱、碳、污問(wèn)題尤為突出。本文從城市空間形態(tài)的新視角出發(fā)，綜合評(píng)述了多尺度、多維度下“熱—碳—污”協(xié)同規(guī)劃的理論、技術(shù)與應(yīng)用，同時(shí)指出當(dāng)前研究在數(shù)據(jù)整合、視角融合與目標(biāo)協(xié)同等方面仍存在局限。進(jìn)一步從理論與方法創(chuàng)新、數(shù)據(jù)技術(shù)融合、實(shí)踐與政策協(xié)同三方面展望未來(lái)挑戰(zhàn)，為我國(guó)城市多目標(biāo)協(xié)同治理與可持續(xù)發(fā)展提供創(chuàng)新思路。

聯(lián)合國(guó)人居署指出城市化和氣候變化的雙重影響正在以危險(xiǎn)的方式融合，加劇了城市生態(tài)系統(tǒng)受到的壓力和負(fù)面影響，導(dǎo)致城市區(qū)域普遍出現(xiàn)了顯著的熱島效應(yīng)、高碳排放和空氣污染，給居民健康、能源負(fù)荷及生活品質(zhì)帶來(lái)了嚴(yán)重影響。

中國(guó)正處于快速城市化進(jìn)程中，城市熱、碳、污問(wèn)題尤為突出。進(jìn)入“十四五”時(shí)期，中國(guó)生態(tài)文明建設(shè)正重點(diǎn)突出降碳戰(zhàn)略，推動(dòng)減污降碳協(xié)同增效，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)全面向綠色轉(zhuǎn)型，實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量由量變向質(zhì)變的重要轉(zhuǎn)折。在此背景下，城市生態(tài)環(huán)境多目標(biāo)治理的緊迫性進(jìn)一步顯現(xiàn)。

將熱島效應(yīng)、碳排放及空氣污染納入同一框架進(jìn)行綜合評(píng)估是未來(lái)城市研究和政策制定的重要方向。實(shí)現(xiàn)城市“熱—碳—污”協(xié)同降減，對(duì)于促進(jìn)中國(guó)經(jīng)濟(jì)的綠色轉(zhuǎn)型、提高居民生活質(zhì)量、提升城市競(jìng)爭(zhēng)力具有重要意義。

1 全球發(fā)展議程與城市熱、碳、污降減目標(biāo)的一致性

隨著全球化和城市化的迅速推進(jìn)，城市熱島效應(yīng)、碳排放和環(huán)境污染問(wèn)題日益嚴(yán)重，對(duì)人類社會(huì)和自然環(huán)境構(gòu)成了巨大挑戰(zhàn)。在這一背景下，聯(lián)合國(guó)提出了17個(gè)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)（SDGs），旨在促進(jìn)全球經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，其中包括減少溫室氣體排放、提高空氣質(zhì)量以及增強(qiáng)城市韌性等目標(biāo)。城市“熱—碳—污”降減與多個(gè)SDGs具有內(nèi)在聯(lián)系（圖1）。因此，城市“熱—碳—污”降減不僅有助于實(shí)現(xiàn)SDGs，還能顯著提升城市居民的生活質(zhì)量，提供良好健康與福祉，推動(dòng)更加包容和可持續(xù)的城市發(fā)展。

圖1 “熱—碳—污”協(xié)同降減與聯(lián)合國(guó)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系

2 新一代信息技術(shù)對(duì)熱、碳、污協(xié)同降減的應(yīng)用潛力

基于區(qū)塊鏈、數(shù)據(jù)傳感和分析、深度學(xué)習(xí)，以及人工智能支持的城市功能和空間形態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等技術(shù)對(duì)于優(yōu)化城市管理和增強(qiáng)城市韌性至關(guān)重要。這些技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)城市環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)分析和智能管理，提高能源利用效率，優(yōu)化交通系統(tǒng)，促進(jìn)綠色建筑發(fā)展，有效減少城市熱島效應(yīng)、碳排放和空氣污染的影響。

目前在城市熱、碳、污環(huán)境研究中，利用人工智能技術(shù)中的機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)算法分析數(shù)據(jù)的方法越來(lái)越普及。研究主要集中在幾個(gè)方面，包括機(jī)器學(xué)習(xí)算法、深度學(xué)習(xí)算法、數(shù)據(jù)融合和多源數(shù)據(jù)分析等。

新一代信息技術(shù)在智能優(yōu)化與協(xié)同調(diào)度、數(shù)據(jù)融合與分析、實(shí)時(shí)監(jiān)控與反饋、決策支持與模擬等方面具有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。新一代信息技術(shù)可以集成來(lái)自不同來(lái)源的數(shù)據(jù)，使用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)進(jìn)行深度挖掘，能夠有效幫助識(shí)別和理解復(fù)雜的環(huán)境問(wèn)題，支持更精確的決策制定。另外，新一代信息技術(shù)能夠創(chuàng)建虛擬仿真環(huán)境，幫助決策者模擬不同方案的效果，預(yù)測(cè)各類干預(yù)措施的長(zhǎng)期影響，支持科學(xué)決策，降低了決策風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)城市熱、碳、污多方面的綜合減排與優(yōu)化。

未來(lái)城市環(huán)境研究將更加注重智能化監(jiān)測(cè)、大數(shù)據(jù)應(yīng)用和跨學(xué)科合作。通過(guò)實(shí)時(shí)在城市范圍內(nèi)采集和分析“熱—碳—污”數(shù)據(jù)，可以深入探討城市熱島效應(yīng)、碳排放、空氣污染傳播等科學(xué)問(wèn)題，并研究這些問(wèn)題與城市規(guī)劃、建筑設(shè)計(jì)和環(huán)境管理的關(guān)系，為制定適應(yīng)性規(guī)劃和提高城市環(huán)境質(zhì)量的策略提供支持。

3 城市熱、碳、污協(xié)同降減的規(guī)劃應(yīng)對(duì)

3.1 城市空間形態(tài)新視角

為了應(yīng)對(duì)氣候變化的挑戰(zhàn)，通過(guò)城市規(guī)劃和設(shè)計(jì)減少城市熱島效應(yīng)、碳排放和污染的負(fù)面影響，實(shí)現(xiàn)城市環(huán)境的協(xié)同降減是至關(guān)重要的。

一些學(xué)者開(kāi)始研究城市形態(tài)與減緩熱島效應(yīng)、減少碳排放和污染等雙重或多重目標(biāo)之間的定量關(guān)聯(lián)。這些研究旨在通過(guò)規(guī)劃和建設(shè)城市通風(fēng)廊道系統(tǒng)，減少城市熱島效應(yīng)和空氣污染，提高城市的居住舒適度，并促進(jìn)氣候適應(yīng)性城市設(shè)計(jì)的發(fā)展和科學(xué)性。同時(shí)，結(jié)合減污和降碳的雙重目標(biāo)，利用GIS技術(shù)和空間自相關(guān)方法研究其空間分布格局，并應(yīng)用空間計(jì)量模型探索其驅(qū)動(dòng)因素。此外，利用遙感數(shù)據(jù)反演多種生態(tài)效應(yīng)指標(biāo)，采用統(tǒng)計(jì)模型分析城市空間形態(tài)參數(shù)與生態(tài)效應(yīng)之間的關(guān)系，并應(yīng)用多目標(biāo)優(yōu)化框架確定最佳的城市空間形態(tài)，為特定城市更新試驗(yàn)區(qū)提供優(yōu)化設(shè)計(jì)建議。

基于“熱—碳—污”協(xié)同減降的城市空間形態(tài)優(yōu)化模擬與規(guī)劃能夠提供更加可持續(xù)的發(fā)展路徑，促進(jìn)城市資源利用效率的提升和環(huán)境質(zhì)量的改善。因此，通過(guò)將城市空間形態(tài)與熱緩減、降碳、減污等目標(biāo)一起研究，可以在城市規(guī)劃和設(shè)計(jì)中綜合考慮多個(gè)目標(biāo)。不僅可以優(yōu)化城市熱環(huán)境和空氣質(zhì)量，還可以提高能源利用效率和資源循環(huán)利用，另外還可以促進(jìn)協(xié)同效應(yīng)的產(chǎn)生。

新一代信息技術(shù)，特別是人工智能技術(shù)，可以通過(guò)大數(shù)據(jù)分析實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的環(huán)境預(yù)測(cè)和資源優(yōu)化，提升規(guī)劃的科學(xué)性和準(zhǔn)確性?；趯?shí)時(shí)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)調(diào)整能力使得規(guī)劃對(duì)策能夠靈活應(yīng)對(duì)變化的環(huán)境條件，從而提高實(shí)施效果。另外，與單目標(biāo)治理，“熱—碳—污”多目標(biāo)協(xié)同治理存在更為復(fù)雜的相互作用和潛在的目標(biāo)沖突。通過(guò)綜合考慮各個(gè)目標(biāo)之間的相互關(guān)系，可以制定出更加全面和有效的規(guī)劃對(duì)策。因此，針對(duì)城市空間形態(tài)參數(shù)、城市“熱—碳—污”空間分布及演化特征及其之間的相互作用機(jī)制，需要進(jìn)行多尺度、多維度和高精度的研究。融合大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)成為必然趨勢(shì)，并顯得日益重要。利用大數(shù)據(jù)挖掘和分析，可以建立大氣污染與氣候變化、城市熱島效應(yīng)等之間的關(guān)系模型，從而支持多目標(biāo)多情景的預(yù)測(cè)。借助人工智能技術(shù)，能夠構(gòu)建精確的“熱—碳—污”環(huán)境模型，并預(yù)測(cè)熱島效應(yīng)、碳排放量和空氣污染物的空間分布和變化趨勢(shì)。

隨著人工智能、大數(shù)據(jù)和人工智能算法（如隨機(jī)森林回歸、人工智能決策樹(shù)等）的發(fā)展，城市規(guī)劃面臨著許多新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。在未來(lái)的學(xué)科發(fā)展中，基于AI+“規(guī)劃和設(shè)計(jì)”將成為城鄉(xiāng)規(guī)劃學(xué)科重要的發(fā)展方向，也是城鄉(xiāng)規(guī)劃理論與技術(shù)融合創(chuàng)新的新興領(lǐng)域。另外，城市空間形態(tài)對(duì)“熱—碳—污”影響的研究展示出多尺度空間效應(yīng)。針對(duì)不同的空間尺度，需要提出合適的模型建議，分析并確定有效且可操作的優(yōu)化策略和工具。

綜上所述，國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究通常按照“特征識(shí)別—影響因素—作用機(jī)制—優(yōu)化策略”的邏輯線索進(jìn)行城市空間形態(tài)與“熱—碳—污”關(guān)聯(lián)研究，其研究?jī)?nèi)容和方法日益多樣化。從研究趨勢(shì)來(lái)看，也逐漸向多目標(biāo)協(xié)同增效的系統(tǒng)性研究過(guò)渡。

3.2 面臨的問(wèn)題及挑戰(zhàn)

對(duì)于中國(guó)大城市而言，針對(duì)“熱—碳—污”協(xié)同減少目標(biāo)的城市空間形態(tài)多維度優(yōu)化方法仍處于起步階段，需要深入解決和探索以下問(wèn)題。

首先，城市空間形態(tài)的優(yōu)化必須考慮城市存量更新的背景，并在“熱緩減—碳減排—降污”的多目標(biāo)協(xié)同增效下進(jìn)行耦合，以更加突出城市生態(tài)環(huán)境的多目標(biāo)協(xié)同治理需求。現(xiàn)有研究多局限于單一空間尺度、單一目標(biāo)或雙目標(biāo)組合的研究，未能充分考慮城市在不同尺度下“熱—碳—污”生成及其演變機(jī)理的空間異質(zhì)性。此外，“熱—碳—污”數(shù)據(jù)采集方式的局限性增加了原始多源數(shù)據(jù)的采集難度，影響了對(duì)相應(yīng)尺度城市空間形態(tài)指標(biāo)優(yōu)化分析研究的支持。

其次，目前的多尺度多維度城市空間形態(tài)指標(biāo)篩選仍存在局部性和片面性，對(duì)空間形態(tài)指標(biāo)的典型性和合理性選擇仍需進(jìn)一步審慎推敲。不同城市空間形態(tài)指標(biāo)在不同時(shí)間空間尺度和多維度（二維空間、三維空間或社會(huì)經(jīng)濟(jì)維度等）下對(duì)“熱—碳—污”生態(tài)效應(yīng)的影響程度及作用機(jī)理尚不清晰。某些空間形態(tài)指標(biāo)可能在短期內(nèi)對(duì)“熱—碳—污”效應(yīng)產(chǎn)生顯著影響，而在長(zhǎng)期效果上則不顯著。

最后，迫切需要深入探討不同空間尺度下城市空間形態(tài)與城市熱島效應(yīng)、碳排放量以及空氣污染物濃度的耦合關(guān)系及機(jī)制，定量分析關(guān)鍵城市空間形態(tài)指標(biāo)對(duì)不同生態(tài)效應(yīng)影響的最佳空間尺度。

針對(duì)以上3個(gè)問(wèn)題，為保障多尺度多維度視角下城市空間形態(tài)優(yōu)化的精準(zhǔn)度，提高“熱緩減—碳減排—降污”空間規(guī)劃應(yīng)對(duì)的決策質(zhì)量，可基于大數(shù)據(jù)及“熱—碳—污”為知識(shí)驅(qū)動(dòng)的融合框架，重構(gòu)長(zhǎng)周期、高空間分辨率且年際季相可比的“熱—碳—污”綜合數(shù)據(jù)集；利用機(jī)器學(xué)習(xí)智能識(shí)別覆蓋城市建成環(huán)境宏觀、中觀、微觀局地?zé)釐u、高碳排放區(qū)、高污染區(qū)的長(zhǎng)周期差異化表現(xiàn)空間，精準(zhǔn)厘清決定不同尺度和功能城市空間不同維度“熱—碳—污”的關(guān)鍵調(diào)控指標(biāo)及其有效作用區(qū)間；并從城市宏觀層面提出城市空間結(jié)構(gòu)和總量控制的優(yōu)化對(duì)策，基于城市中微觀尺度，提出面向多目標(biāo)組合和多場(chǎng)景差異化實(shí)踐需求的規(guī)劃調(diào)控技術(shù)。

4 結(jié)論

1）“熱—碳—污”問(wèn)題的有效治理必須采取綜合性的多目標(biāo)協(xié)同策略。多目標(biāo)協(xié)同治理能夠更好地兼顧熱島效應(yīng)、碳排放和空氣污染，從而實(shí)現(xiàn)城市環(huán)境的整體改善。

2）新一代信息技術(shù)，如大數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)，在識(shí)別和分析城市空間形態(tài)對(duì)“熱—碳—污”效應(yīng)的影響方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。

3）多尺度和多維度的分析方法對(duì)于優(yōu)化城市空間形態(tài)至關(guān)重要。研究強(qiáng)調(diào)在不同尺度和多維度下進(jìn)行“熱—碳—污”目標(biāo)協(xié)同的必要性，這有助于揭示不同空間尺度下的關(guān)鍵調(diào)控指標(biāo)及其作用機(jī)制。

4）當(dāng)前的數(shù)據(jù)采集方法和模型構(gòu)建仍存在局限性，如數(shù)據(jù)的空間覆蓋不足、指標(biāo)選擇不完善等。這些挑戰(zhàn)影響了研究的全面性和準(zhǔn)確性，未來(lái)需要在數(shù)據(jù)整合和模型優(yōu)化方面進(jìn)行更多探索。

未來(lái)研究可以主要關(guān)注以下方面：

• 首先，應(yīng)進(jìn)一步探索多目標(biāo)協(xié)同治理的理論框架和方法，尤其是在不同城市規(guī)模和環(huán)境條件下的應(yīng)用。

• 其次，建議繼續(xù)挖掘新技術(shù)在城市治理中的應(yīng)用潛力，如高分辨率遙感數(shù)據(jù)、智能傳感器網(wǎng)絡(luò)等。

• 最后，推動(dòng)跨學(xué)科合作，結(jié)合城市規(guī)劃、環(huán)境科學(xué)、信息技術(shù)等領(lǐng)域的知識(shí)，以全面應(yīng)對(duì)“熱—碳—污”問(wèn)題。

整合可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)與新一代信息技術(shù)，通過(guò)多方協(xié)同和創(chuàng)新應(yīng)用，不僅能夠有效應(yīng)對(duì)中國(guó)城市面臨的“熱—碳—污”問(wèn)題，而且為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)城市發(fā)展提供重要支持。從多維度城市空間形態(tài)視角出發(fā)，綜合多尺度開(kāi)展“熱—碳—污”多目標(biāo)協(xié)同降減的規(guī)劃響應(yīng)研究，已成為解決中國(guó)城市環(huán)境挑戰(zhàn)的關(guān)鍵路徑。

本文作者：王偉武、何杰、厲華笑

作者簡(jiǎn)介：王偉武，浙江大學(xué)城鄉(xiāng)規(guī)劃理論與技術(shù)研究所，副教授，研究方向?yàn)閲?guó)土空間規(guī)劃與城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)，大數(shù)據(jù)分析與AI?Planning，城市高溫場(chǎng)、風(fēng)場(chǎng)、污染場(chǎng)三維精細(xì)化模擬研究等。

文章來(lái) 源 ： 王偉武, 何杰, 厲華笑. 整合可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)和新一代信息技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)城市“熱—碳—污”協(xié)同降減[J]. 科技導(dǎo)報(bào), 2025, 43(22): 52?58 .

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