作为全国数字化城市治理的先行者，武汉坚持以技术创新驱动城市空间治理的数字化转型，从早期构建数字城市空间基础设施与规划管理“一张图”的探索，到“众规武汉”公众参与平台与政务协同平台的实践，再到如今依托城市仿真计算技术实现全域感知、动态推演的现代化治理新阶段，武汉逐步形成了数据驱动决策、技术赋能治理的完整路径。本文通过回顾武汉城市空间数字化的历史发展脉络，聚焦当前武汉市在城市空间治理现代化新阶段开展城市仿真计算探索的实施举措、应用案例与技术创新，以期为其他城市推进数字化转型提供参考。 01 数字筑基：武汉城市空间数字化发展脉络 1.1999—2006年，空间数据基础设施建设阶段 1999年，武汉率先启动“数字武汉”建设研究。通过不断完善信息基础设施和逐步推进数字化工程应用，武汉起建立覆盖全市的信息设施和城市空间数据基础设施，实现政府部门与重点领域的信息整合，有力带动了社会数字化与数字产业化发展。 2000年，原武汉市规划局按照武汉市委市政府的要求正式启动“数字武汉空间数据基础设施”建设。经过6年的努力，该项目于2006年建成验收。作为全国首个数字城市空间基础设施，它采用统一的数据模型和数据标准，构建了全市多源、多尺度、多时态的城市空间数据管理平台，提出并实现了跨行业、跨部门、跨平台地理空间信息共享与服务模式，有效支撑了武汉市数字化管理信息平台、武汉市政务地理信息系统等市级重点应用开发，也为城市治理奠定了坚实的基础。 2.2007—2012年，从规划“一张图”到全市“一张图”阶段 2007年，武汉正式启动了规划“一张图”建设。通过对城市规划相关的各类空间信息进行系统性的收集与整理，有效解决了不同层级、时间、范围之间规划的衔接问题，规划“一张图”于2009年建成并向社会发布。在新技术探索方面，2009年城市建成区三维现状模型全面建成，原武汉市规划局主编完成国标《城市三维建模技术规范》。 2011年，武汉市政府发文确定数字武汉地理信息公共平台的权威性、唯一性和通用性，推进设定全市基础空间统计单元，形成以社区为基础的“区－街道－社区－单元网格”的多级网格无缝划分。 2012年，武汉以规划“一张图”的地理空间框架为基础，建设社会管理一张图，进一步整合公安、房管、计生、民政、工商、城管等21个部门的相关信息。 3.2013—2017年，规划应用拓展与政务整合阶段 2015年，武汉创新性地推出了“众规武汉”开放平台，率先在全国开启公众参与城市规划的探索实践。该平台以“众筹智慧做规划”为核心理念，经过持续发展，逐步发展成集公众参与、专业规划和技术支撑于一体的综合性规划平台。 与此同时，2015年至2017年间，武汉市积极响应国家“放管服”改革要求，推进政务平台的技术转型升级，重点推动国土与规划业务的深度融合，通过系统化建设成功打造了“标准统一、资源整合、信息共享、保障有力、决策智能”的国土规划一体化电子政务平台，为城市治理现代化奠定了坚实基础。 4.2018年至今，面向治理现代化的仿真计算阶段 为应对城市治理现代化挑战，创新自然资源管理，并促进多学科技术融合，武汉于2018年提出“从规划源头和管理角度，对城市进行仿真和感知，提前科学管理，让城市更智慧”的理念，启动以仿真计算为特征的武汉城市仿真实验室建设，确定“感知城市、把握城市、引导城市”总体目标与“数据汇集、评估预警、仿真模拟、智慧决策”研究架构，为城市智慧决策和现代化治理提供支撑。 2021年7月，实验室正式获批成为自然资源部城市仿真重点实验室，围绕自然资源部国土空间用途管制数智化转型、城市“实时体检评估”、TIM与CSPON研究与试点建设、“后土”行业大模型等国家级、省部级课题，深入开展理论基础研究，并反哺重大项目实践。 02 仿真计算：新阶段空间治理数字化举措 1.注重顶层设计，建立专业融合的产学研工作平台 武汉城市仿真实验室由武汉市自然资源和规划局牵头，整合局信息中心、武汉市规划院、测绘院、交通院、地空中心等下属单位力量，组建了多专业融合的高效团队。2019年6月武汉组织召开武汉城市仿真实验室技术联盟成立大会，邀请北大、清华等知名高校，阿里、百度、腾讯等企业参加数据资源、模型研究和软件平台研发合作，与社会研究机构以“众筹众智”的方式开展“众筹项目”。 实验室 搭 建 协 同 创 新 平 台，最 终 形 成“1+1+4+N”组织架构，即1个学术委员会、1个实验室核心团队，以及数据、研究、建模、开发4类技术团队，并吸纳N个众筹团队（涵盖个人、高校、科研院所、企业等），共同推进数字化与空间治理的深度融合。 2.强化协同治理，实现数据、规则、规律连接与实时计算 在当前城市空间面临生产要素转变、基础设施变化和技术革命等多重影响下，国土空间规划的多目标融合与协调工作日益复杂，亟需采用便捷高效的技术手段和决策机制，推动现有信息化成果向智慧化转型。为此，武汉依托自然资源部城市仿真重点实验室，运用数字化思维与信息化技术，通过数据连接、规则连接和规律连接，构建现状、规划与实施之间的数字化路径。实验室实时接入规划管理审批业务数据，开展指标动态计算，实现了城市问题的及时发现与预警。 以智慧审批系统为例，武汉城市仿真实验室基于业务逻辑知识图谱体系，建立了系统互联互通与数据共享机制（图1），实现信息的上传下达、横向协同与统一标准办理。通过深度融入各委办局业务体系，系统能够动态监测、识别和预警城市空间治理问题，及时优化国土空间规划，全面提升城市治理能力。 图1：智慧审批部门协同架构 来源：数慧公司官网 3.聚焦关键技术，推动数字要素的重建、重组与重塑 新时期现代化治理的仿真计算，需要对规划视角中数据、技术、算法和规则等数字化要素的工程化组织开展基于新技术的重建、重组与重塑，武汉城市仿真实验室将关键技术作为重要突破口，主要聚焦3个方面。 自然资源和规划知识谱系的构建与表达技术。以构建自然资源和规划智慧管理知识引擎为目标，形成数字化转译与知识应用的技术路线。（图2）这一技术路线赋予多场景数字化过程以语言理解、规则解析与决策分析的“类人智能”，有力推动自然资源和规划从“数字化”向“数智化”转型升级。 面向复杂系统的规律模拟与仿真推演技术。依托国土空间规划体系，运用系统工程学原理，将城市要素进行模块化处理。通过研究单要素视角下的城市运行规律，梳理逻辑关联，构建空间数学模型。按照“目标解读―技术思路―模型构建―实验修正―工程开发―应用实践”6步流程开展研究与实施，通过预演空间规划、建设方案与实施计划对城市的影响，实现目标优化与修正。 生成式人工智能大模型技术赋能数据治理与规律推演。利用生成式人工智能大模型的感知能力，对海量空间数据进行快速融合与治理，提升数据治理效率。同时，增强知识抽取、数据标注与知识建模能力，促进知识图谱与大模型的深度融合，为大模型训练提供高质量标注数据。构建“大模型+小模型”协同体系，推演城市及国土空间的未来规律。 图2：知识谱系技术应用示意 来源：第十七届中国智慧城市大会“智慧国土空间规划”论坛|熊伟：智能规划认知与实践，2024年。 03 创新案例：赋能城市重大规划建设 1.构建“双碳”目标下的国土空间碳管控仿真模块 在生态文明建设背景下，将“双碳”目标纳入国土空间用途管制，是构建有利于碳达峰、碳中和的国土空间开发保护格局的关键路径。武汉城市仿真实验室研发碳达峰与碳中和仿真模块，通过研究各类城市活动的碳排放，建立碳排放清单，量化估算2035年的碳排放与碳汇规划值，研判碳达峰与碳中和的实现路径，并对各层级规划的碳排放现状进行评估、比较与预警。 模块围绕国土空间用途“碳”管制的“管什么”“管多少”“如何管”等关键问题，将传统的碳核算逻辑从统计思维转向模拟思维，构建“碳空间”计算逻辑（图3）。具体包括：（1）精准计算，基于用地类型，实现全域国土空间现状碳排放的精准计算与规划目标的量化测算；（2）动态模拟与预警，对规划实施过程进行动态模拟与预警，确保碳管控的实时性与科学性；（3）空间管控策略，通过“识别要素―解构因素―构建算法”三步，构建地块级“双碳”计算仿真模块框架。在此基础上，面向全域、全要素、全生命周期的国土空间用途“碳”管制，提出构建“规划―实施―监督”全流程碳管控闭环，搭建“增量型―存量型―生态农业型”分类型的碳精细管控框架，并建立“功能―强度―形态―关系”全要素、多层次的碳管控方式。 图3：“双碳”空间计算与全流程管控应用场景 来源：罗文静，汪勰，熊伟，刘合林，王好峰.基于详细规划地块级“双碳”计算仿真的国土空间用途“碳”管制思路[J].城乡规划，2025. 2.构建城市排水防涝计算模型，支撑海绵城市建设 城市排水洪涝模拟是防洪排涝、建设海绵城市的核心技术之一，对于提升城市应对极端天气事件的能力至关重要。针对武汉2016年特大暴雨引起的洪涝灾害所暴露出的问题，武汉城市仿真实验室研发了城市级大场景排水防涝计算模型。该模型汇集排水相关的地表覆盖数据、管网数据、天气预报数据和泵站数据，建立了一套空间一致、属性完整、拓扑连通的单要素空间信息模型。在此基础上，实验室建立了业务模型，包括排水径流、水力学模型、降雨模型、耦合模型等，模拟雨水从地面进入管网、通过泵站抽排到河流，以及雨水过大时通过管网重新回到地面产生地面积水的整个过程。 经过2019―2020年的4次实际降雨实测，该模型的平均准确率超过75%。现在，该模型已被应用于支撑规划方案和建设活动的预演，辅助城市管理决策，为武汉市自然资源和规划局10余项管廊和管线建设方案提供技术支持和咨询服务（图4）。 图4：排水防涝模型分析模拟界面 来源：“自然资源部”微信公众号，CSPON建设|武汉：要素化、全息化、智慧化的TIM构建思路，2025 3.建设数字化城市设计平台，服务城市空间形态智慧管控 2020年，武汉城市仿真实验室以数字化空间管控为目标，按照“要素谱系、数字化转译、管理平台”的思路，建立数字化的城市设计平台，为城市空间形态的数字化、智慧化管控提供了有力的技术支撑。 城市设计平台根据总体城市设计、分区城市设计以及地段/地块城市设计不同层次的管控要求，建立了公共空间、建筑设计、交通体系、地下空间4大类管控要素体系。针对临山片区、滨水片区、历史片区、都市片区等不同的风貌区，平台形成了各自的管控规则。 为了验证平台的实用性和准确性，实验室基于长江新城规划方案进行了测试。测试中，平台建立了“三张清单”体系（图5）：包括就业岗位、财政收入、公共服务能力等的“正效应清单”；包括能耗物耗、环境污染、生态足迹等的“负效应清单”；包括资金投入、建设周期和配套设施等的“成本清单”。平台经过模拟计算和方案比对，将计算结果提供给政府作为决策参考。 图5：长江新城规划方案“正效益”清单界面 来源：“超图软件集团”微信公众号，“数聚+智治”:武汉城市仿真赋能城市治理，2021. 04 实施借鉴：面向新探索的数字化升级路径 随着城市规划研究模式从先验模式、循证模式、定量模式向智能模式演进，武汉城市仿真实验室创新性地运用数字城市模拟仿真与稳态预测技术，为城市规划的评估决策与实施管控提供了全新视角。这一创新路径不仅能够诊断城市当前面临的问题，更能前瞻性地预判未来挑战，在武汉城市空间治理数字化升级中展现出鲜明的技术特色。 1.业务逻辑驱动数据治理融合 考虑到数据本身具有对象多源、结构多种、应用多变、更新多样、融合多类的复杂特性，数据治理既是系统性工作，也是基础性工作，对自然资源和规划智慧化具有深远影响。武汉城市仿真实验室从业务逻辑出发，以全域、全要素、全周期的数据关联融合为目标，构建“现状底图”“规划蓝图”和“实施动图”的国土空间数据治理体系（图6），推动数据整合与融合流转。其中，现状底图涵盖10大类、150余项数据，通过“基础数据、专业数据、关联数据、对标数据”4类标签实现数据关联融合，并按照4个层次布局建设；规划蓝图基于规划管控传导方式及类型，建立集标准库、规则库和成果库于一体的国土空间规划数字化成果体系。 在此基础上，实验室进一步探索构建了国土空间信息模型（TIM），实现“数据―数据体―信息体”的空间信息融合，对内推进自然资源和国土空间管理全流程数据的有序关联，对外基于时空地理信息，推动人、地、事、物、情等社会管理数据的空间落位、融合与动态更新，形成社会经济运行的数字孪生体。 图6：数据治理与融合框架 来源：熊伟，张瑶，刘金榜.自然资源与规划智慧化建设的技术探索与实践——以武汉市为例[J] 2.模拟仿真牵引决策场景升级 城市是一个由众多子系统交织而成的复杂巨系统，各子系统间的相互影响与互动，以及宏观层面和微观层面研判之间的差异与联动，共同构成了城市治理的复杂性和挑战性。通过数字化方法打通各子系统、连接宏观与微观管理，已成为破解城市治理难题的关键。武汉城市仿真实验室通过对城市复杂系统进行数字化解构，构建了城市计算仿真模拟体系，形成了涵盖200余项城市单要素的模型清单。目前，实验室已完成排水防涝、公共服务评估、市政设施承载、“双碳”监测预测、自然资源资产价值与空间效能、用地及就业产出等40余项仿真模拟模型。 3.规则解译推动“机器代人”“人机协同” 随着人工智能和自动化技术的快速发展，“机器代人”已成为城市仿真技术应用的重要方向。武汉城市仿真实验室通过构建行政许可管理规则的知识图谱和开发智慧工具（图7），实现了管理规则的数字化转译，并上线了一系列智能化应用。 智慧审批：从办事平台到管理研判平台。2023年，武汉市以用途管制业务为核心，全面梳理了自然资源领域6个阶段、51个环节的审批事项、规则、流程和数据，构建了审批规则库、知识库、案例库和结果库“四大库”，开发了“机器导航”流程、“机器研判”业务和“机器调配”资源3大核心功能，并与省厅用途管制监管系统进行了全面对接。 智慧工具：推动审批业务全覆盖。实验室通过深入梳理，形成了100余项智慧工具清单。目前已完成了国土空间规划“机审”工具、建筑方案智能“图审”工具、规划设计条件提取工具和国土空间规划机器选址工具等一批“机器代人”智慧工具并投入实际应用，提升审批管理效率，减少人工误判和人为干预。 图7：“图审”工具界面与流程 来源：熊伟，张瑶，刘金榜.自然资源与规划智慧化建设的技术探索与实践——以武汉市为例[J]
结语 武汉城市空间治理的数字化探索，走出了一条“数字筑基—平台整合—仿真计算”的递进式发展路径，为超大城市空间治理提供了可供借鉴的数字化转型样本。其探索呈现三方面核心价值，一是构建了城市复杂系统治理范式，以全域全要素数字底座为基石，以多学科技术交叉融合为驱动，以“感知—推演—决策—反馈”的动态仿真机制为支撑，形成了系统化、智能化的治理闭环；二是创新了跨学科技术融合机制，打破传统规划学科边界，建立“1+1+4+N”产学研框架，推动多元主体共创共建，为治理能力提升注入新动能；三是重塑人机协同治理模式，通过“规则解译—数字转译—智能推演”的技术路径，开发智慧审批系统与智能化工具，实现审批业务全覆盖，推动治理从经验驱动向数据驱动、智能驱动跃升。 武汉的实践生动表明，数字化不仅是城市空间治理的技术工具，更是推动城市现代化治理的核心引擎，为城市迈向更高水平的智能化、精细化发展提供有力支撑。 注：感谢武汉市自然资源和城乡建设局现场调研的支持和帮助 上下滑动查看更多
（来源：市规划院）
