【正文】 體 目標 ： （ 1） 建立一體化城市病診斷、預防與控制研究 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、社會、人口、能源、資源、環(huán)境六大驅動力之間的互動規(guī)律。 （ 3） 剖析城市生命體的能源活動規(guī)律及其與大氣環(huán)境、氣候變化之間的相互影響機理 ，城市生命體代謝產(chǎn)物的循環(huán)與轉化機理 ， 城市生態(tài)工業(yè)的物質和能量代謝機理 ，以及 城市交通、用地與生態(tài)環(huán)境的互動機理。 （ 4） 創(chuàng)建城市生命體生態(tài)特征及演變規(guī)律的多層次多指標綠色 評價體系 ， 環(huán)境導向的生命體承載系統(tǒng)的綜合評價指標體系 ， 城市生態(tài)工業(yè)綜合評價體系 ，以及 城市生命體多功能健康診斷與綜合評價體系。 （ 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)境導向的城市交通與用地優(yōu)化模型 、以及 基于多個子優(yōu)化模型系統(tǒng)的一體化復合城市 “病 ”診斷、防治與生態(tài)調控輔助決策體系。 (7) 開發(fā)多功能城市生命體健康實時 和中長期 動態(tài) 預測與預報 系統(tǒng)。 （ 8） 完成 2 個典型案例研究：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術帶頭人 ； （ 10）培養(yǎng) 100 名博 士和博士后 ； （ 11）在國內外核心期刊發(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 學術思路 ： 城市生命體系統(tǒng)具有動態(tài)性、實時性、多目標性、非線性以及不確定性等復雜特點。這些復雜性常表現(xiàn)為城市系統(tǒng)中不同層次、不 同組分間大量錯綜復雜的矛盾組合，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，在研究認識城市系統(tǒng)特點的過程中，必然需要正確認識和把握這種多層次的復雜性，才能全面、綜合地反映眾多子系統(tǒng)及其組分之間的互動關系。然而，過去的研究通常只局限于對整個大系統(tǒng)內部的某個或有限幾個子系統(tǒng)進行定量研究，或對整個系統(tǒng)的定性研究。相應的研究成果必然也只能表現(xiàn)為對城市 “病 ”問題的定性描述或定量特解，從而難以了解和抓住其內在成因與規(guī)律。本研究提出城市生命體的概念，并能夠對系統(tǒng)中各組分進行細致的解構分析，并在剖析多層次 、多組分間互動關系的基礎上，對此復雜系統(tǒng)進行整合研究。這一解構與整合分析體系將有助于研究城市生命體各組分的時空變異特征和演化規(guī)律，揭示城市健康問題的形成機理，由此求導城市生命體健康問題的通解，并建立一體化的城市 “病 ”診斷、防治與調控系統(tǒng)。圖 1 展示了具體 的 學術思路 。 (1)提出并定義城市生命體概念，對其系統(tǒng)特征進行辨識。通過對城市生命體的解構與整合分析，深入剖析各系統(tǒng)組分的特征以及它們之間的復雜互動關系。 (2)對城市生命體新陳代謝過程的機理進行全方位綜合分析：包括物流和能流的循環(huán)過程及過程間的互動關系，城市 承載系統(tǒng)的運作過程，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)的時空演變規(guī)律 城市生命體的能源活動規(guī)律及其與大氣環(huán)境、氣候變化相互影響的機理 城市生態(tài)工業(yè)的物質和能量代謝機理 城市“病”識別及其成因機制 城市“病”防治與調控方法 一體化的城市“病”診斷、防治與生態(tài)調控理論與方法體系 城市生命體系統(tǒng) 城市生命體代謝產(chǎn)物的循環(huán)與轉化機理 特征辨識—指標評價—系統(tǒng)模擬—優(yōu)化決策 城市交通、土地利用與生態(tài)環(huán)境的互動機理 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、社會、人口、能源、資源、環(huán)境六大驅動力的互動規(guī)律 圖 1 總體學術思路 (3) 在上述機理研究的基礎上，遵循 “特征辨識 —指標評價 —系統(tǒng)模擬 —優(yōu)化決策 ”的途徑，分析各過程對城市生態(tài)環(huán)境、人類健康、社會經(jīng)濟的影響機制，從而對城市 “病 ”進行識別診斷與成因分析。 (4) 在城市 “病 ”識別與成因分析的基礎上，提出一體化的城市 “病 ”診斷、防治與生態(tài)調控理論與方法體系，為保障我國城市的可持續(xù)發(fā)展提供科學依據(jù)和技術支持。 主要技術路線 ： 基于上述系統(tǒng) “解 構與整合 ”思路以及 “辨識 —評價 —模擬 —優(yōu)化 ”的途徑，本研究的技術路線可描述如下 （見圖） ： (1) 現(xiàn)代城市生命體系統(tǒng)特征的辨識。通過收集城市生命體的 RS/GIS 數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)以及來自社會調查與公眾參與的統(tǒng)計資料，結合種種不確定性信息，對城市生命體的時空分異特征和演化規(guī)律進行分析。 (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)特征辨識的基礎上，對能流循環(huán)和水循環(huán)（及相關的物流循環(huán)）過程及其互動關系機理進行研究。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，從而實現(xiàn)相應 的城市“病 ”診斷與調控。 (3) 完成代謝產(chǎn)物循環(huán)與轉化過程模擬。在系統(tǒng)識別和能流物流循環(huán)機理研究的基礎上，對城市生命體代謝產(chǎn)物的輸送與轉化過程和影響機制進行模擬和分析，從而為針對各種城市活動的決策模型提供基礎支持，由于建立代謝產(chǎn)物循環(huán)過程管理理論與方法體系。 (4) 對城市承載系統(tǒng)的運行機制和調控機理以及城市生態(tài)工業(yè)運作機理進行研究。在以上研究的基礎上，通過對城市交通、土地利用、工業(yè)發(fā)展、污染控制和生態(tài)保護的進一步研究，建立一系列環(huán)境導向式的城市生態(tài)系統(tǒng)特征識別、城市生態(tài)工業(yè)綜合評價以及城市承載體健康識 別的理論與方法。 (5) 進行城市 “病 ”的成因分析、診斷識別與生態(tài)調控機理研究。在前面各子系統(tǒng)研究的基礎上，根據(jù)自下而上和自上而上相結合的反饋式?jīng)Q策原則，建立雙層迭代式綜合優(yōu)化體系，實現(xiàn)大系統(tǒng)與子系統(tǒng)的整體協(xié)調與優(yōu)化，并結合多功能城市生命體健康診斷綜合評價體系，最終建立一體化的城市 “病 ”診斷、防治、與調控決策支持系統(tǒng)。 (6) 將本研究開發(fā)的城市生命體系統(tǒng)分析理論與方法應用于兩個典型城市 —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，在較短的時段內實現(xiàn)了經(jīng)濟騰飛，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證所提出的城市 “病 ”診斷、防治與生態(tài)調控理論與方法的科學性，而且有助于解決這兩個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. 項目 可行性分析 ： 國家重大需求 ： 我國的城市化建設正處于快速發(fā)展的階段，由此產(chǎn)生了一系列城市 “病 ”問題 ,已經(jīng)對我國的社會經(jīng)濟發(fā)展產(chǎn)生了一系列的懲罰性影響，如環(huán)境污染對我國城市居民產(chǎn)生的健康危害，不合理用地和交通規(guī)劃導致的城市功能效率低下，能源 與資源緊缺及不合理利用導致的城市產(chǎn)業(yè)結構失調。它們已成為我國社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重要制約因素。對于這些問題，目前我國在相關研究的深度和廣度上均大大缺乏，使得有關的治理對策和中長期規(guī)劃均缺乏有效的科學依據(jù)。本研究將從深度上對一系列有關的城市 “病 ”的重點難題進行深入研究，并在廣度上借助城市生命體概念的提出，而對各方面城市 “病 ”問題進行全方位的綜合分析。從而為從根本上解決一系列城市 “病 ” 問題提供科學的依據(jù)和方法手段。 城市科學前沿： 鑒于城市系統(tǒng)本身的高度復雜性，如動態(tài)性、不確定性、多目標性和互動性，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)間復雜的多層次、多目標、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)結構，調節(jié)系統(tǒng)關系，提高物質轉化和能量利用效率以及改善環(huán)境質量。因此，對城市可持續(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理論與方法。國內外在此領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科交叉融合的城市生命體理論與方法體系，能夠從一個全新的角度理解城市環(huán)境、經(jīng)濟、政治、社會和文化之間的相互作用關系，從而形成城市科學的一個新分支，并有力推動相關學科的發(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、環(huán)境科學等等。 學科與隊伍優(yōu)勢： 本項目組織了一個涉及城市科學、環(huán)境科學、交通科學、能源科學、生態(tài)學、水文學、水資源、地球科學、生物學、經(jīng)濟學、社會學等多學科的研究群體。研究人員可以利用各自的學科背景與專長，發(fā)揮各自優(yōu)勢，對各專項以及總體研究做出貢獻；在研