【正文】 體 目標(biāo) ： （ 1） 建立一體化城市病診斷、預(yù)防與控制研究 方法 體系。 （ 2） 揭示城市生命體能流物流循環(huán)的時(shí)空演變規(guī)律 ， 城市生命體生態(tài)特征及其演變規(guī)律 ，以及 城市生命體健康與經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、人口、能源、資源、環(huán)境六大驅(qū)動(dòng)力之間的互動(dòng)規(guī)律。 （ 3） 剖析城市生命體的能源活動(dòng)規(guī)律及其與大氣環(huán)境、氣候變化之間的相互影響機(jī)理 ，城市生命體代謝產(chǎn)物的循環(huán)與轉(zhuǎn)化機(jī)理 ， 城市生態(tài)工業(yè)的物質(zhì)和能量代謝機(jī)理 ，以及 城市交通、用地與生態(tài)環(huán)境的互動(dòng)機(jī)理。 （ 4） 創(chuàng)建城市生命體生態(tài)特征及演變規(guī)律的多層次多指標(biāo)綠色 評(píng)價(jià)體系 ， 環(huán)境導(dǎo)向的生命體承載系統(tǒng)的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系 ， 城市生態(tài)工業(yè)綜合評(píng)價(jià)體系 ，以及 城市生命體多功能健康診斷與綜合評(píng)價(jià)體系。 （ 5） 開發(fā) 城市 生命體 能源系統(tǒng)代謝 、 大氣 流 域 、水循環(huán)與水環(huán)境、 固體廢物循環(huán)與轉(zhuǎn)化 、交通 用地、 生態(tài)工業(yè) 等一系列模擬模型 （ 6） 創(chuàng)建 城市能源與大氣環(huán)境系統(tǒng)最優(yōu)化模型 、 城市水資源管理最優(yōu)化模型 、 城市生態(tài)社區(qū)和生態(tài)產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)最優(yōu)化模型 、 環(huán)境導(dǎo)向的城市交通與用地優(yōu)化模型 、以及 基于多個(gè)子優(yōu)化模型系統(tǒng)的一體化復(fù)合城市 “病 ”診斷、防治與生態(tài)調(diào)控輔助決策體系。 (7) 開發(fā)多功能城市生命體健康實(shí)時(shí) 和中長期 動(dòng)態(tài) 預(yù)測與預(yù)報(bào) 系統(tǒng)。 （ 8） 完成 2 個(gè)典型案例研究：系統(tǒng)發(fā)育完善的超大型北方城市 —北京；南方新型的迅速發(fā)展的中型城市 深圳。 （ 9） 培養(yǎng)一批有國際影響的中青年學(xué)術(shù)帶頭人 ； （ 10）培養(yǎng) 100 名博 士和博士后 ； （ 11）在國內(nèi)外核心期刊發(fā)表論文 400 篇以上，其中 SCI 論文 100 篇以上，有重要國際影響的論文 30 篇以上，出版專 著 8 部。 三、研究方案 1. 總體 學(xué)術(shù)思路 ： 城市生命體系統(tǒng)具有動(dòng)態(tài)性、實(shí)時(shí)性、多目標(biāo)性、非線性以及不確定性等復(fù)雜特點(diǎn)。這些復(fù)雜性常表現(xiàn)為城市系統(tǒng)中不同層次、不 同組分間大量錯(cuò)綜復(fù)雜的矛盾組合，如線性與非線性、平衡與非平衡，連續(xù)與離散、無序與有序等。因此，在研究認(rèn)識(shí)城市系統(tǒng)特點(diǎn)的過程中，必然需要正確認(rèn)識(shí)和把握這種多層次的復(fù)雜性，才能全面、綜合地反映眾多子系統(tǒng)及其組分之間的互動(dòng)關(guān)系。然而，過去的研究通常只局限于對(duì)整個(gè)大系統(tǒng)內(nèi)部的某個(gè)或有限幾個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行定量研究，或?qū)φ麄€(gè)系統(tǒng)的定性研究。相應(yīng)的研究成果必然也只能表現(xiàn)為對(duì)城市 “病 ”問題的定性描述或定量特解，從而難以了解和抓住其內(nèi)在成因與規(guī)律。本研究提出城市生命體的概念，并能夠?qū)ο到y(tǒng)中各組分進(jìn)行細(xì)致的解構(gòu)分析，并在剖析多層次 、多組分間互動(dòng)關(guān)系的基礎(chǔ)上，對(duì)此復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行整合研究。這一解構(gòu)與整合分析體系將有助于研究城市生命體各組分的時(shí)空變異特征和演化規(guī)律，揭示城市健康問題的形成機(jī)理，由此求導(dǎo)城市生命體健康問題的通解，并建立一體化的城市 “病 ”診斷、防治與調(diào)控系統(tǒng)。圖 1 展示了具體 的 學(xué)術(shù)思路 。 (1)提出并定義城市生命體概念，對(duì)其系統(tǒng)特征進(jìn)行辨識(shí)。通過對(duì)城市生命體的解構(gòu)與整合分析，深入剖析各系統(tǒng)組分的特征以及它們之間的復(fù)雜互動(dòng)關(guān)系。 (2)對(duì)城市生命體新陳代謝過程的機(jī)理進(jìn)行全方位綜合分析：包括物流和能流的循環(huán)過程及過程間的互動(dòng)關(guān)系，城市 承載系統(tǒng)的運(yùn)作過程，以及生命體代謝產(chǎn)物的傳播過程與途徑。 城市生命體系統(tǒng)特征 城市能流物流循環(huán)的時(shí)空演變規(guī)律 城市生命體的能源活動(dòng)規(guī)律及其與大氣環(huán)境、氣候變化相互影響的機(jī)理 城市生態(tài)工業(yè)的物質(zhì)和能量代謝機(jī)理 城市“病”識(shí)別及其成因機(jī)制 城市“病”防治與調(diào)控方法 一體化的城市“病”診斷、防治與生態(tài)調(diào)控理論與方法體系 城市生命體系統(tǒng) 城市生命體代謝產(chǎn)物的循環(huán)與轉(zhuǎn)化機(jī)理 特征辨識(shí)—指標(biāo)評(píng)價(jià)—系統(tǒng)模擬—優(yōu)化決策 城市交通、土地利用與生態(tài)環(huán)境的互動(dòng)機(jī)理 城市生命體生態(tài)特征及其演變規(guī)律 城市健康與經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、人口、能源、資源、環(huán)境六大驅(qū)動(dòng)力的互動(dòng)規(guī)律 圖 1 總體學(xué)術(shù)思路 (3) 在上述機(jī)理研究的基礎(chǔ)上，遵循 “特征辨識(shí) —指標(biāo)評(píng)價(jià) —系統(tǒng)模擬 —優(yōu)化決策 ”的途徑，分析各過程對(duì)城市生態(tài)環(huán)境、人類健康、社會(huì)經(jīng)濟(jì)的影響機(jī)制，從而對(duì)城市 “病 ”進(jìn)行識(shí)別診斷與成因分析。 (4) 在城市 “病 ”識(shí)別與成因分析的基礎(chǔ)上，提出一體化的城市 “病 ”診斷、防治與生態(tài)調(diào)控理論與方法體系，為保障我國城市的可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持。 主要技術(shù)路線 ： 基于上述系統(tǒng) “解 構(gòu)與整合 ”思路以及 “辨識(shí) —評(píng)價(jià) —模擬 —優(yōu)化 ”的途徑，本研究的技術(shù)路線可描述如下 （見圖） ： (1) 現(xiàn)代城市生命體系統(tǒng)特征的辨識(shí)。通過收集城市生命體的 RS/GIS 數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)以及來自社會(huì)調(diào)查與公眾參與的統(tǒng)計(jì)資料，結(jié)合種種不確定性信息，對(duì)城市生命體的時(shí)空分異特征和演化規(guī)律進(jìn)行分析。 (2) 建立物流和能流循環(huán)過程的模擬模型系統(tǒng)。在系統(tǒng)特征辨識(shí)的基礎(chǔ)上，對(duì)能流循環(huán)和水循環(huán)（及相關(guān)的物流循環(huán)）過程及其互動(dòng)關(guān)系機(jī)理進(jìn)行研究。并據(jù)此開發(fā)能量和水循環(huán)過程管理模型系統(tǒng)，建立能量和水循環(huán)過程管理理論與方法體系，從而實(shí)現(xiàn)相應(yīng) 的城市“病 ”診斷與調(diào)控。 (3) 完成代謝產(chǎn)物循環(huán)與轉(zhuǎn)化過程模擬。在系統(tǒng)識(shí)別和能流物流循環(huán)機(jī)理研究的基礎(chǔ)上，對(duì)城市生命體代謝產(chǎn)物的輸送與轉(zhuǎn)化過程和影響機(jī)制進(jìn)行模擬和分析，從而為針對(duì)各種城市活動(dòng)的決策模型提供基礎(chǔ)支持，由于建立代謝產(chǎn)物循環(huán)過程管理理論與方法體系。 (4) 對(duì)城市承載系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)制和調(diào)控機(jī)理以及城市生態(tài)工業(yè)運(yùn)作機(jī)理進(jìn)行研究。在以上研究的基礎(chǔ)上，通過對(duì)城市交通、土地利用、工業(yè)發(fā)展、污染控制和生態(tài)保護(hù)的進(jìn)一步研究，建立一系列環(huán)境導(dǎo)向式的城市生態(tài)系統(tǒng)特征識(shí)別、城市生態(tài)工業(yè)綜合評(píng)價(jià)以及城市承載體健康識(shí) 別的理論與方法。 (5) 進(jìn)行城市 “病 ”的成因分析、診斷識(shí)別與生態(tài)調(diào)控機(jī)理研究。在前面各子系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)自下而上和自上而上相結(jié)合的反饋式?jīng)Q策原則，建立雙層迭代式綜合優(yōu)化體系，實(shí)現(xiàn)大系統(tǒng)與子系統(tǒng)的整體協(xié)調(diào)與優(yōu)化，并結(jié)合多功能城市生命體健康診斷綜合評(píng)價(jià)體系，最終建立一體化的城市 “病 ”診斷、防治、與調(diào)控決策支持系統(tǒng)。 (6) 將本研究開發(fā)的城市生命體系統(tǒng)分析理論與方法應(yīng)用于兩個(gè)典型城市 —北京（系統(tǒng)發(fā)育完善的超大型北方城市）和深圳（南方新型的迅速發(fā)展的中型城市）。雖然兩個(gè)城市的特征與功能有異，但它們 都在我國改革開放的大潮中，在較短的時(shí)段內(nèi)實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)騰飛，也因此經(jīng)歷了許多伴隨城市發(fā)展而出現(xiàn)的城市 “病 ”問題。這些案例的研究將不僅可驗(yàn)證所提出的城市 “病 ”診斷、防治與生態(tài)調(diào)控理論與方法的科學(xué)性，而且有助于解決這兩個(gè)城市目前存在的諸多問題，并在將來向我國其它城市推廣。 2. 項(xiàng)目 可行性分析 ： 國家重大需求 ： 我國的城市化建設(shè)正處于快速發(fā)展的階段，由此產(chǎn)生了一系列城市 “病 ”問題 ,已經(jīng)對(duì)我國的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生了一系列的懲罰性影響，如環(huán)境污染對(duì)我國城市居民產(chǎn)生的健康危害，不合理用地和交通規(guī)劃導(dǎo)致的城市功能效率低下，能源 與資源緊缺及不合理利用導(dǎo)致的城市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)失調(diào)。它們已成為我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要制約因素。對(duì)于這些問題，目前我國在相關(guān)研究的深度和廣度上均大大缺乏，使得有關(guān)的治理對(duì)策和中長期規(guī)劃均缺乏有效的科學(xué)依據(jù)。本研究將從深度上對(duì)一系列有關(guān)的城市 “病 ”的重點(diǎn)難題進(jìn)行深入研究，并在廣度上借助城市生命體概念的提出，而對(duì)各方面城市 “病 ”問題進(jìn)行全方位的綜合分析。從而為從根本上解決一系列城市 “病 ” 問題提供科學(xué)的依據(jù)和方法手段。 城市科學(xué)前沿： 鑒于城市系統(tǒng)本身的高度復(fù)雜性，如動(dòng)態(tài)性、不確定性、多目標(biāo)性和互動(dòng)性，傳統(tǒng)城市可持 續(xù)發(fā)展的理論與方法不能充分解析繁多的系統(tǒng)及子系統(tǒng)間復(fù)雜的多層次、多目標(biāo)、非線性相互作用規(guī)律，更難于利用這些規(guī)律來優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)系統(tǒng)關(guān)系，提高物質(zhì)轉(zhuǎn)化和能量利用效率以及改善環(huán)境質(zhì)量。因此，對(duì)城市可持續(xù)發(fā)展的研究必須擺脫傳統(tǒng)理論與觀念的束縛，建立全新的城市科學(xué)理論與方法。國內(nèi)外在此領(lǐng)域的研究尚處于起步階段。本研究所提出并將初步建立的多學(xué)科交叉融合的城市生命體理論與方法體系，能夠從一個(gè)全新的角度理解城市環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、政治、社會(huì)和文化之間的相互作用關(guān)系，從而形成城市科學(xué)的一個(gè)新分支，并有力推動(dòng)相關(guān)學(xué)科的發(fā)展，如城 市生態(tài)、城市地理、城市規(guī)劃、城市管理、交通工程、能源電力、水資源、大氣科學(xué)、環(huán)境科學(xué)等等。 學(xué)科與隊(duì)伍優(yōu)勢： 本項(xiàng)目組織了一個(gè)涉及城市科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、交通科學(xué)、能源科學(xué)、生態(tài)學(xué)、水文學(xué)、水資源、地球科學(xué)、生物學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、社會(huì)學(xué)等多學(xué)科的研究群體。研究人員可以利用各自的學(xué)科背景與專長，發(fā)揮各自優(yōu)勢，對(duì)各專項(xiàng)以及總體研究做出貢獻(xiàn)；在研