“雙碳”背景下CIM平臺的建設應用
——以濟南先行區綠色數字平臺頂層設計為例

文 何凌華 中國城市規劃設計研究院城市設計分院副所長，高級城市規劃師，注冊城市規劃師

李 昊 中規院（北京）規劃設計有限公司高級規劃師，北京創思智趣科技有限公司總經理

孔德博 北京創思智趣科技有限公司實習規劃師

一、引言

運維交易全過程、多維度的智慧化策略，將強有力地賦能“雙碳”背景下的城市建設。

2008年IBM提出“智慧地球”理念，智慧城市建設在全世界開展了廣泛的探索和實踐。黨的十八大提出實施新型城鎮化戰略，智慧城市逐步成為落實新型城鎮化的重要抓手與頂層設計的戰略抉擇，[1]全國智慧城市建設規模不斷擴大。

2020年，習近平主席在第七十五屆聯合國大會上首提“雙碳”目標。2021年9月22日，中共中央、國務院印發《關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》，提出在城鄉規劃建設管理等各環節全面落實綠色低碳要求，推進城鄉建設和管理模式的低碳轉型。[2]2022年6月24日，科技部等九部門印發《科技支撐碳達峰碳中和實施方案（2022—2030年）》，提出要以科技助力大幅降低新建建筑的碳排放量。[3]

在“雙碳”背景下，智慧城市建設圍繞著綠色、生態和創新展開，是一個多元的體系，賦能各個行業的綠色化轉型。[4]研究表明，智慧城市建設顯著降低了城市環境污染[5]和區域碳排放強度。[6]“十四五”規劃中指出，完善城市信息模型（CIM）平臺是建設智慧城市的重要組成部分。[7]CIM平臺下的規建審管、碳中和推演和

二、碳中和背景下CIM綠色建設的要求

（一）國際城市的低碳發展趨勢

20世紀70年代的石油危機，促使丹麥開啟能源轉型。通過推進能源部門管理體制的改革和制定新的能源政策，提升化石能源利用效率，提高風電等可再生能源供能比例，推廣熱點聯產技術，實現能源結構低碳化，推動產業低碳轉型，經濟增長逐漸擺脫對能源消費的依賴。[8]

而瑞典的斯德哥爾摩制定并執行了一整套減碳方案。首先，將目標分解到人均；其次，建設了信息收集和反饋機制；最后,在兩個能耗重災區——交通和建筑方面，著重制定降低能耗的方案。[9]

隨著新加坡的發展（圖1），新加坡對綠色的認識也在不斷改變，從通過綠化改變城市環境，提升城市顏值，到城市環境要面向未來，實現可持續發展。進入全球氣候變化的今天，新加坡更是認識到自然在城市中的重要性，提出“自然中的城市”理念，改變城市和自然的關系。

圖1 新加坡綠色發展理念的變遷

2015年12月《巴黎協定》正式通過，為實現協定提出的“全球平均氣溫上升幅度較前工業化時期不超過2℃，并努力限制在1.5℃以內”的長期目標，全球范圍內CO2等溫室氣體需要在2030年之前減排一半，在2050年左右達到近零排放。由此，在世界各國的協同商討、博弈和推動下，眾多國家、城市和企業提出碳中和行動目標和計劃，開展減碳行動。[10]

（二）中國的“雙碳”國家政策

中國長期以來高度重視全球氣候變化問題，積極制定政策并采取措施推動低碳發展。十二五以來，中國積極致力于推動產業結構和能源結構調整。2016年，中國簽署《巴黎協定》，承諾2030年碳排放達峰，并爭取盡早達峰，并提出可再生能源占比20%。2020年9月22日，習近平主席在七十五屆聯合國大會上代表中國重申將爭取2030年前碳達峰，提出2060年前實現碳中和。

在此之前，中國在節能減排的目標方面，一般會采取跟隨策略，即跟隨歐盟和美國等發達國家。而去年，中國第一次獨立提出節能減排目標。有此變化，一方面，是來自于其他國家的表態壓力，如歐盟在去年表態，將在2050年實現碳中和；另一方面，是體現大國擔當，也為未來的發展做鋪墊。

雄安新區的建設開啟了新的城市建設理念，新區藍綠空間占比達到70%，這是東方山水觀念的體現，也是對生命共同體深刻的認識。對于生態空間的保護和尊重是城市建設中的基礎，也是城市建設的基底。綠色發展不僅是宏觀方略，也是城市經濟的支柱。

（三）CIM助力“雙碳”背景下的城市綠色發展

城市作為人類社會生產和經濟活動集中區域，當前我國城市地區碳排放量占總量的70%以上，[11]是綠色低碳轉型的重要支柱，“去碳”成為城鄉建設領域的全新使命。[12]《科技支撐碳達峰碳中和實施方案（2022—2030年）》中提出，脫碳減排和節能增效是城鄉建設低碳轉型的目標，需要推進城鎮建設和運行等環節的綠色低碳技術研究。

數字規劃平臺是未來城市規劃設計的新模式。[13]CIM平臺的搭建，讓綠色技術可追溯、可監測、可評估、可展示、可交易，轉變政府的主導角色，推進綠色技術的全面共享，充分調動企業積極性，共創城市綠色發展高地。通過數字技術，讓綠色理念、技術、指標無界聯動，支持綠色發展在規劃、建設、管理、運營等各應用層面的落實。CIM平臺的搭建和應用，將以數字化驅動和數字孿生的模式，促進城市規劃、建設和運營各階段的綠色化發展。[14]

三、濟南先行區綠色發展背景

（一）濟南先行區及其綠色發展概況

濟南新舊動能轉換先行區建設屬于國家戰略，承擔著全省新舊動能轉換先行先試、探索可推廣可復制經驗借鑒的時代重任，是全省省會戰略的重要落地之處，更是作為黃河流域高質量發展的示范樣板。早在2018年國務院批復的《山東新舊動能轉換綜合試驗區建設總體方案》中，濟南新舊動能轉換先行區就提出要建設現代綠色智慧之城。而綠色數字城市平臺，正是以城市數字孿生的空間數據為基礎，為綠色發展、碳達峰提供數字支持。

先行區的規劃建設要重點實現“綠色生態、低碳環保、產城融合、智慧宜居”的發展訴求（圖2）。濟南先行區也提出努力建設“碳中和”現代綠色智慧城市，實現GDP增長與碳排放脫鉤，真正成為黃河流域高質量發展的絕對標桿。先行區將從各個方面引領碳中和綠色城市的建設，建設碳中和城市建設示范區，培育示范綠色建設新模式。通過綠色建設標準體系，從綠色規劃到綠色建設到綠色運營，搭建全鏈條的綠色發展路徑。

圖2 濟南先行區規劃建設重點

先行區從規劃、建設、應用上初步實現了綠色發展的四大目標。未來數字平臺的建議將充分利用先行區積累的綠色發展優勢，通過數字賦能，進一步加強綠色發展在規劃體系上的全面貫徹、在工作流程上無縫推進、在工程實施上的有效落實以及所實施綠色技術能夠有專業化的平臺進行推廣展示。

（二）濟南先行區的綠色發展優勢

1.規劃體系上的全面貫徹

先行區已經開展了多輪規劃編制工作，具備了從宏觀的城市發展戰略到面向管控的控制性詳細規劃的全面、系統的規劃體系，同時推進了一系列交通、市政、水利、地下空間、生態、污染防控等專題和專項規劃（圖3）。從整個規劃體系上，形成了對未來綠色開發建設的系統性指導方向。這些指導內容既包含垂直向的遞進、深化關系，同時也具有水平向的分類指導特征。如何利用數字平臺，實現規劃體系中各個項目之間綠色發展的相互對接、落實、實施，將成為先行區數字平臺的特色，也是本次專項規劃的一個重點。

圖3 規劃體系的全面貫徹

2.工作流程上的無縫推進

傳統的工作流程是單一流向模式：各專業獨立進行編制推進，然后將最終成果對外公布等待多方反饋。然而由于缺少前期的互動交流，外界的每一次反饋，對于項目開展都可能是顛覆性的，需要大量重復工作。先行區通過工作流程上的壓差推進以及多專業共同工作營的組織，形成“小步快走”的循環工作模式：將專業人員和業務部門、甚至實施團隊聚攏在一個平臺框架內，共同參與研究討論，利益相關者都參與進來實時反饋，并將獲得的反饋作為下一階段工作的出發點，從而提高城市發展的效率。這樣的工作流程使得一些概念性的綠色發展理念真正實現從規劃概念到工程實施上的有效傳遞。

3.工程實施上的有效落實

先行區在初期建設工程項目中，也全面堅持綠色發展的設計理念。安置工程作為先行區首先開展的工程項目，牢牢抓住綠色發展的理念，從各個方面落實前期規劃設計所提出的綠色發展理念，從概念方案成功走向了工程實施。在這類項目開展中，先行區可以率先實踐相關平臺。比如項目可以通過對施工過程進行仿真模擬，提前比選和制定施工工藝，大大減少了材料的浪費。

這一成功經驗應當被納入未來綠色數字平臺建設中加以推廣（圖4），未來可以進一步推廣形成以安置住區特色轉型為核心的住宅示范工程，以藍綠網絡空間塑造和生態綠色發展為核心的藍綠示范、以構建便捷交通出行和舒適街道體驗為核心的街道示范、以促進功能混合和聯動創新發展為核心的混合示范和以推進設施共建共享為核心的設施示范。

圖4 綠色數字平臺建設中推廣的成功經驗

4.綠色技術上的平臺展示

目前濟南先行區已經在將綠色技術在很多實際項目中進行落實推進，如崔寨智慧物流園區、黃河城市陽臺等，取得了不錯的成績和反響。在本次項目開展中，依托實際項目，加強數字平臺展示功能也將是一個重要內容。這將有助于政府機構直觀地展示近期重大工程成果，也有助于地方居民增強信心和自豪感，更便捷地了解項目進度和未來建設效果。綠色技術在實體項目中有效展示、監測、評估，這將成為綠色技術的展示平臺。

四、濟南先行區基于CIM平臺的綠色發展實踐

（一）濟南先行區綠色發展的數字賦能

濟南新舊動能轉換先行區自規劃以來，一直秉承著綠色發展的理念。從總規到城市設計到各個專項的同步開展，先行區從戰略謀劃一開始就踐行自身獨特的綠色發展道路。從規建管工作推進的方法創新到綠色發展理念的全面貫徹，綠色數字城市平臺的頂層設計將是先行區進一步推動綠色發展理念的關鍵舉措。

先行區綠色數字平臺以數字政務服務為基礎，以綠色發展為應用路徑，依托城市空間數據的監測、評估、推演、優化，從而助力先行區碳中和的最終實現。

1.服務政府，提升數字政務服務水平

將數字城市平臺的建設作為工作基礎，充分發揮數字技術對規劃、建設、管理等城市空間相關管理工作的支持，充分提高政府服務效率。

2.關注綠色，建設綠色技術評估中心

堅持綠色低碳的發展為路徑，將先行區綠色發展內容、技術等要素指標化，落實進入數字平臺，實現技術指標的統籌，最終實現碳中和城市建設的發展目標。

3.引入市場，成立綠色技術交易平臺

在平臺的基礎上推廣成熟的綠色技術，形成區內企業綠色技術積累與技術推廣的技術集成，形成綠色關鍵技術的數字智慧支持手段。

（二）先行區綠色數字城市平臺的關注重點

在先行區開展綠色數字城市平臺建設，是依托數字平臺更好地實踐綠色發展理念和路徑。先行區綠色數字城市平臺是將綠色、數字、空間三者進行有機結合，通過數字技術手段，基于空間數據以及關聯數據的收集與應用，實現對濟南先行區綠色發展的全程落實、監測、評估、運維。

如何讓數字平臺更好地引導和服務先行區的規劃建設管理，實現綠色發展從理念到實踐的落實，是前期頂層設計中應該重點解決的問題。推進兩者的融合，需要重點關注三方面：

1.從更關注設備投入到關注績效監測

城市的良性運轉離不開基礎設施的建設和投入，在過去城市發展中，設施建設投入一直是很重要的內容。隨著數字時代的到來，很多數字城市的實踐也首先從加大數字基礎設施的投入開始。毋庸置疑，數字基礎設施是數字城市發展的基礎，但是如果這些設施知識停留在監控、收集等方面的話，就不能對城市運營管理產生影響和作用，也就不能發揮出最大功用。[15]

未來的綠色數字城市平臺建設，首先應當轉變思路，平臺的作用不只是監控、展示，更是對空間、設施、管理等運營績效的統計監測，要從全方位將數字平臺介入到城市的規建管當中，更要將綠色發展體現在每個業務環節中。

2.從政府引領建設到多元市場參與

過去的基礎設施建設中，往往是政府投資建設，沒有充分的調動社會力量，一來增大了政府的財政壓力，同時也滋生了很多的管理和質量問題。綠色數字城市平臺的建設，既是一次信息化管理方式的探索實踐，同時也是政府管控方式的轉變實踐。在這樣一種轉變中，應當由政府牽頭組織，讓市場力量更多地參與到平臺構建中，群策群力，探索一個適合于城市綠色發展實踐的數字平臺方案。讓綠色數字城市平臺在服務政府的基礎上進一步的引領多元市場的參與。

3.從分項管控到無界聯動

傳統的政府管控往往是自上而下的，是對城市運營中各個方面的事無巨細的全面管理審查。而隨著數字平臺的構建和開展，應該認識到，平臺的構建不只是政府部門的審查工具，更是全民參與、企業參與的平臺，未來的城市運營應當采用多方參與、群策群力的方式。

在這樣一種方式下，平臺的建設不僅需要規建管的傳統政府業務模塊，更需要讓社會各界參與進來的路徑和渠道。在組織平臺構建時充分考慮城市運營管理過程中涉及的各個流程和部門，思考在哪些環節和層面讓更多的利益相關者以一種怎樣的互動方式參與到平臺的運營和管理中。

（三）先行區綠色數字城市平臺的設計框架

圖5 先行區綠色數字城市平臺的設計框架

為滿足規劃行業數字化轉型設計，平臺未來將構建一座全時空感知、全要素聯動、全周期迭代的虛擬城市。實現市政、建筑、交通、水利、園林等各專業數據三維可視化及城市規劃，建設，運營指標數字化支撐，實現數字化孿生城市落地。用GIS+BIM等數智核心技術，結合規劃行業特點，構建基于空間的城市數字底板，圍繞城市規劃實現數據沉淀、連通，實現城市規劃建設一張藍圖干到底。

通過對數字平臺趨勢以及綠色發展趨勢的分析研判，充分結合先行區綠色發展特征，明確先行區綠色數字城市平臺的目標定位。在目標定位下，形成“1+3”的核心功能板塊。

“1”數字底座包括：可迭代的一張底圖、可更新的一套標準、可展示的多元受眾、可擴展的平臺成長。

“3”基于數字底座，形成三大應用板塊：完善規建管體系，形成一張可迭代可更新的藍圖；建立綠色推演數字模型，優化推演反饋；試驗特殊區域，打造綠色技術交易平臺。綠色數字城市平臺將共睹綠色發展，共測綠色指標，共享綠色技術。

1.共睹綠色發展，實現發展的可追溯性

打造綠色數字平臺，是一項扎實的創新工程，也是一項企業聯動的技術突破與共享工程，對于推進城市管理效率提升和新技術進步有著重要作用。平臺的建設，將對現有綠色城市發展流程、環節中的一些問題重點突破，形成具有中國特色的綠色技術解決方案和實踐經驗。這些經驗和技術的共享，有助于相互之間取長補短，更好地提升綠色城市和技術產業的發展。全局數據的長期積累，有助于監測綠色發展的全過程；追溯綠色發展中理念和實踐中出現的沖突、問題，有助于問題的及時發現以及優化解決。通過數字平臺的跟蹤、監測、優化、推演，以城市空間數據為核心，與其他多個維度進行關聯，為綠色發展提供數據畫像，挖掘綠色發展的數據對象，展現城市綠色效應的發展，綠色技術的設計過程以及實施情況。比如，具體技術的實現空間，所采用的綠色技術手段與設備，實施運作過程的監測，將復雜的數據追溯過程盡最大可能簡單化，并且能夠快速形成綠色發展的數據畫像以及時間線和效能線，提供翔實和完整的發展鏈條，實現綠色發展的共睹。

2.共測綠色指標，實現碳排的可監測性

基于綠色數字城市平臺中的綠色指標落實、監測、評估，對先行區整體的碳排放進行有效監測（圖6）。發揮平臺對政府、企業的服務作用，對綠色指標進行共同監測，發揮政府在規劃建設審查方面從對綠色指標的全周期、全流程貫徹作用，使綠色發展從理念真正走入項目實施；發揮平臺對企業的支持度，加強對園區企業內部監測平臺的數據對接，為企業謀利益，也進一步的充實綠色數字城市平臺中對綠色技術、綠色指標的監測。通過政府數據、企業數據的積累，實現綠色指標的共測，實現碳排放在各個層面的全時空、全周期監測。

圖6 綠色指標落實、監測和評估框架

在碳中和綠色技術推演優化板塊（圖7）中，核心要點就是利用積累的數據進行綠色技術的數字模型推演優化。

圖7 碳中和綠色技術推演優化板塊

在碳排監測模塊，根據現有研究，初步確定四大方面的碳排監測方向以及碳排算法，未來實現規劃、建筑、市政、交通方面的碳排方監測計算。為先行區碳中和城市的建設提供精確、有效的碳排計算工具。

最后在生態系統生產總值方面，學習深圳經驗，建立一鍵評估，為未來GEP、GDP雙規評估做出數字支持。另外，深圳是基于高強度城市研發的生態系統生產總值測算方法，先行區屬于城市新建區域，在初期就開始采用GEP的核算，將對先行區生態系統的演化進行精準畫像，對新建城市過程中對生態系統的擾動進行準確記錄，探索人類建設與生態建設共榮互促的新模式，建立新時期的整體有機生命體。

3.共享綠色技術，實現技術的可交易性

綠色技術在數字平臺方面的探索屬于新興領域，需要的創新能力強，實施方向還不很明確，試驗應用后期維護成本也較高。由政府牽頭，企業共同合作，有助于引入民間資本，集合政府的管理經驗和企業的資本創新優勢于一體，形成未來能夠推廣的產品。既能夠降低政府的投入和使用成本，也有助于未來在更多城市和地區推廣實現城市數字化管控和綠色發展的結合。

綠色數字平臺的建設，綠色技術的共享，將助推更多利益相關群體參與到綠色城市的運營管理中。在這樣的環境背景下，綠色技術在數字平臺上的評估、展示有助于不同部門之間信息的流通，為成熟的綠色技術搭建數字化的交易平臺。避免過去技術的封閉性、綠色技術彼此不交圈的情況產生，同時也有助于成熟綠色技術的宣傳，讓大家對綠色城市發展越來越有參與感，有助于政府、企業間的相互監督反饋。

五、小結

從“1+3”的框架體系可以看出，整個綠色數字城市平臺是以CIM平臺為基礎平臺，在此基礎上不斷發展新的應用場景（圖8）。基于綠色數字城市平臺的定位，綠色數字城市平臺需要先打好數字端的基礎工作，包括數據的收集、整理、儲存的基礎平臺功能，這是整個綠色數字城市平臺的核心基礎。也就是說在綠色、數字、城市這三個關鍵詞中，數字是關鍵基礎。

圖8 CIM平臺基礎上的三大核心應用

在CIM平臺建設的基礎上，重點發展三大核心應用。

基于城市區域建設管理的業務需求，形成規劃、建設、審查、管理的政府業務服務提升的應用場景。在規劃階段，搭建規劃一張藍圖，匯聚規劃成果數據，對各項規劃成果之間的落實、對比、審查，輔助規劃的編制和成果審查。在建設項目推進階段，推進BIM智能審查，輔助建設項目從土地出讓到設計審查的一系列審查需求。同時，擇機增加綠色指標在建設項目上的審查落實。在建設項目施工階段，推進施工相關監測，包括施工人員、安全、綠色施工技術等落實。在綠色城市運營階段，對相關空間數據進行分析展示，輔助政府對城市發展問題的決策，同時也增加數據信息對企業市場的輔助作用。

根據城市碳中和發展目標，明確區域碳中和固碳、減碳、融碳的技術路徑。根據國家十四五期間綠色技術發展的重點，結合本區域綠色指標體系，遴選先行區綠色關鍵指標，對核心綠色關鍵指標進行數字平臺的全流程監控，參與綠色指標的優化推演。通過加強平臺對碳排放監測的評估功能，對建筑、交通、市政以及生態綠地建立碳排評估模塊。在這一階段，核心應用就是對綠色技術、綠色指標的優化推演，將綠色建筑大數據中心的內涵擴展，形成綠色建設大數據中心，涵蓋城市建設的方方面面。

在碳中和綠色技術優化推演的基礎上，可以根據區域成熟度而選擇試點區域，開展碳中和綠色技術交易的探索，真正實現市場參與綠色發展的目標定位。在不同的空間功能領域，依托不同特色實際建設項目，重點在綠色建筑、低碳市政、綠色固碳、智慧交通的等核心成熟領域進行綠色技術的監測、評估、展示與交易。

六、思考與展望

CIM平臺的建設既是打造智慧城市的基礎，更是牽引驅動產業升級、推動城市高質量發展的強大助力。[16]本文通過研究以搭建CIM平臺為基礎，充分發揮數字技術對規劃、審查、建設、運營等相關管理工作的支持，將先行區綠色發展內容、技術等要素指標化，落實進入數字平臺，推廣成熟的綠色技術的數字智慧支持手段。CIM平臺作為可持續發展的智慧城市操作平臺，整合多層次場景，融合多專業結構數據，優化推演解決方案，推動智慧城市發展，提升政府治理能力，幫助企業數字化、低碳化轉型，提高市民生活幸福感。

CIM平臺的未來發展，首先，要加緊頂層設計，通過政策導向和扶持，提升城市建設信息化和數字化，完善鞏固數字底座；其次，政府做好各參與主體的統籌協調，推動跨專業、跨部門的數據融合，打破數據壁壘，推動綠色指標數據的全面匯聚和應用；再次，針對CIM的市場化運營，要推動全行業的綠色數字轉型；最后，數據安全和保密作為CIM平臺建設中不可或缺的一部分，需要完善相關制度和規范。“數字”和“綠色”將成為新型城鎮化發展階段中的底色，必會成為城市建設中重要載體和引擎。