“双碳”背景下CIM平台的建设应用——以济南先行区绿色数字平台顶层设计为例

文 何凌华 中国城市规划设计研究院城市设计分院副所长，高级城市规划师，注册城市规划师

李 昊 中规院（北京）规划设计有限公司高级规划师，北京创思智趣科技有限公司总经理

孔德博 北京创思智趣科技有限公司实习规划师

一、引言

运维交易全过程、多维度的智慧化策略，将强有力地赋能“双碳”背景下的城市建设。

2008年IBM提出“智慧地球”理念，智慧城市建设在全世界开展了广泛的探索和实践。党的十八大提出实施新型城镇化战略，智慧城市逐步成为落实新型城镇化的重要抓手与顶层设计的战略抉择，[1]全国智慧城市建设规模不断扩大。

2020年，习近平主席在第七十五届联合国大会上首提“双碳”目标。2021年9月22日，中共中央、国务院印发《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》，提出在城乡规划建设管理等各环节全面落实绿色低碳要求，推进城乡建设和管理模式的低碳转型。[2]2022年6月24日，科技部等九部门印发《科技支撑碳达峰碳中和实施方案（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“双碳”背景下，智慧城市建设围绕着绿色、生态和创新展开，是一个多元的体系，赋能各个行业的绿色化转型。[4]研究表明，智慧城市建设显著降低了城市环境污染[5]和区域碳排放强度。[6]“十四五”规划中指出，完善城市信息模型（CIM）平台是建设智慧城市的重要组成部分。[7]CIM平台下的规建审管、碳中和推演和

二、碳中和背景下CIM绿色建设的要求

（一）国际城市的低碳发展趋势

20世纪70年代的石油危机，促使丹麦开启能源转型。通过推进能源部门管理体制的改革和制定新的能源政策，提升化石能源利用效率，提高风电等可再生能源供能比例，推广热点联产技术，实现能源结构低碳化，推动产业低碳转型，经济增长逐渐摆脱对能源消费的依赖。[8]

而瑞典的斯德哥尔摩制定并执行了一整套减碳方案。首先，将目标分解到人均；其次，建设了信息收集和反馈机制；最后,在两个能耗重灾区——交通和建筑方面，着重制定降低能耗的方案。[9]

随着新加坡的发展（图1），新加坡对绿色的认识也在不断改变，从通过绿化改变城市环境，提升城市颜值，到城市环境要面向未来，实现可持续发展。进入全球气候变化的今天，新加坡更是认识到自然在城市中的重要性，提出“自然中的城市”理念，改变城市和自然的关系。

图1 新加坡绿色发展理念的变迁

2015年12月《巴黎协定》正式通过，为实现协定提出的“全球平均气温上升幅度较前工业化时期不超过2℃，并努力限制在1.5℃以内”的长期目标，全球范围内CO2等温室气体需要在2030年之前减排一半，在2050年左右达到近零排放。由此，在世界各国的协同商讨、博弈和推动下，众多国家、城市和企业提出碳中和行动目标和计划，开展减碳行动。[10]

（二）中国的“双碳”国家政策

中国长期以来高度重视全球气候变化问题，积极制定政策并采取措施推动低碳发展。十二五以来，中国积极致力于推动产业结构和能源结构调整。2016年，中国签署《巴黎协定》，承诺2030年碳排放达峰，并争取尽早达峰，并提出可再生能源占比20%。2020年9月22日，习近平主席在七十五届联合国大会上代表中国重申将争取2030年前碳达峰，提出2060年前实现碳中和。

在此之前，中国在节能减排的目标方面，一般会采取跟随策略，即跟随欧盟和美国等发达国家。而去年，中国第一次独立提出节能减排目标。有此变化，一方面，是来自于其他国家的表态压力，如欧盟在去年表态，将在2050年实现碳中和；另一方面，是体现大国担当，也为未来的发展做铺垫。

雄安新区的建设开启了新的城市建设理念，新区蓝绿空间占比达到70%，这是东方山水观念的体现，也是对生命共同体深刻的认识。对于生态空间的保护和尊重是城市建设中的基础，也是城市建设的基底。绿色发展不仅是宏观方略，也是城市经济的支柱。

（三）CIM助力“双碳”背景下的城市绿色发展

城市作为人类社会生产和经济活动集中区域，当前我国城市地区碳排放量占总量的70%以上，[11]是绿色低碳转型的重要支柱，“去碳”成为城乡建设领域的全新使命。[12]《科技支撑碳达峰碳中和实施方案（2022—2030年）》中提出，脱碳减排和节能增效是城乡建设低碳转型的目标，需要推进城镇建设和运行等环节的绿色低碳技术研究。

数字规划平台是未来城市规划设计的新模式。[13]CIM平台的搭建，让绿色技术可追溯、可监测、可评估、可展示、可交易，转变政府的主导角色，推进绿色技术的全面共享，充分调动企业积极性，共创城市绿色发展高地。通过数字技术，让绿色理念、技术、指标无界联动，支持绿色发展在规划、建设、管理、运营等各应用层面的落实。CIM平台的搭建和应用，将以数字化驱动和数字孪生的模式，促进城市规划、建设和运营各阶段的绿色化发展。[14]

三、济南先行区绿色发展背景

（一）济南先行区及其绿色发展概况

济南新旧动能转换先行区建设属于国家战略，承担着全省新旧动能转换先行先试、探索可推广可复制经验借鉴的时代重任，是全省省会战略的重要落地之处，更是作为黄河流域高质量发展的示范样板。早在2018年国务院批复的《山东新旧动能转换综合试验区建设总体方案》中，济南新旧动能转换先行区就提出要建设现代绿色智慧之城。而绿色数字城市平台，正是以城市数字孪生的空间数据为基础，为绿色发展、碳达峰提供数字支持。

先行区的规划建设要重点实现“绿色生态、低碳环保、产城融合、智慧宜居”的发展诉求（图2）。济南先行区也提出努力建设“碳中和”现代绿色智慧城市，实现GDP增长与碳排放脱钩，真正成为黄河流域高质量发展的绝对标杆。先行区将从各个方面引领碳中和绿色城市的建设，建设碳中和城市建设示范区，培育示范绿色建设新模式。通过绿色建设标准体系，从绿色规划到绿色建设到绿色运营，搭建全链条的绿色发展路径。

图2 济南先行区规划建设重点

先行区从规划、建设、应用上初步实现了绿色发展的四大目标。未来数字平台的建议将充分利用先行区积累的绿色发展优势，通过数字赋能，进一步加强绿色发展在规划体系上的全面贯彻、在工作流程上无缝推进、在工程实施上的有效落实以及所实施绿色技术能够有专业化的平台进行推广展示。

（二）济南先行区的绿色发展优势

1.规划体系上的全面贯彻

先行区已经开展了多轮规划编制工作，具备了从宏观的城市发展战略到面向管控的控制性详细规划的全面、系统的规划体系，同时推进了一系列交通、市政、水利、地下空间、生态、污染防控等专题和专项规划（图3）。从整个规划体系上，形成了对未来绿色开发建设的系统性指导方向。这些指导内容既包含垂直向的递进、深化关系，同时也具有水平向的分类指导特征。如何利用数字平台，实现规划体系中各个项目之间绿色发展的相互对接、落实、实施，将成为先行区数字平台的特色，也是本次专项规划的一个重点。

图3 规划体系的全面贯彻

2.工作流程上的无缝推进

传统的工作流程是单一流向模式：各专业独立进行编制推进，然后将最终成果对外公布等待多方反馈。然而由于缺少前期的互动交流，外界的每一次反馈，对于项目开展都可能是颠覆性的，需要大量重复工作。先行区通过工作流程上的压差推进以及多专业共同工作营的组织，形成“小步快走”的循环工作模式：将专业人员和业务部门、甚至实施团队聚拢在一个平台框架内，共同参与研究讨论，利益相关者都参与进来实时反馈，并将获得的反馈作为下一阶段工作的出发点，从而提高城市发展的效率。这样的工作流程使得一些概念性的绿色发展理念真正实现从规划概念到工程实施上的有效传递。

3.工程实施上的有效落实

先行区在初期建设工程项目中，也全面坚持绿色发展的设计理念。安置工程作为先行区首先开展的工程项目，牢牢抓住绿色发展的理念，从各个方面落实前期规划设计所提出的绿色发展理念，从概念方案成功走向了工程实施。在这类项目开展中，先行区可以率先实践相关平台。比如项目可以通过对施工过程进行仿真模拟，提前比选和制定施工工艺，大大减少了材料的浪费。

这一成功经验应当被纳入未来绿色数字平台建设中加以推广（图4），未来可以进一步推广形成以安置住区特色转型为核心的住宅示范工程，以蓝绿网络空间塑造和生态绿色发展为核心的蓝绿示范、以构建便捷交通出行和舒适街道体验为核心的街道示范、以促进功能混合和联动创新发展为核心的混合示范和以推进设施共建共享为核心的设施示范。

图4 绿色数字平台建设中推广的成功经验

4.绿色技术上的平台展示

目前济南先行区已经在将绿色技术在很多实际项目中进行落实推进，如崔寨智慧物流园区、黄河城市阳台等，取得了不错的成绩和反响。在本次项目开展中，依托实际项目，加强数字平台展示功能也将是一个重要内容。这将有助于政府机构直观地展示近期重大工程成果，也有助于地方居民增强信心和自豪感，更便捷地了解项目进度和未来建设效果。绿色技术在实体项目中有效展示、监测、评估，这将成为绿色技术的展示平台。

四、济南先行区基于CIM平台的绿色发展实践

（一）济南先行区绿色发展的数字赋能

济南新旧动能转换先行区自规划以来，一直秉承着绿色发展的理念。从总规到城市设计到各个专项的同步开展，先行区从战略谋划一开始就践行自身独特的绿色发展道路。从规建管工作推进的方法创新到绿色发展理念的全面贯彻，绿色数字城市平台的顶层设计将是先行区进一步推动绿色发展理念的关键举措。

先行区绿色数字平台以数字政务服务为基础，以绿色发展为应用路径，依托城市空间数据的监测、评估、推演、优化，从而助力先行区碳中和的最终实现。

1.服务政府，提升数字政务服务水平

将数字城市平台的建设作为工作基础，充分发挥数字技术对规划、建设、管理等城市空间相关管理工作的支持，充分提高政府服务效率。

2.关注绿色，建设绿色技术评估中心

坚持绿色低碳的发展为路径，将先行区绿色发展内容、技术等要素指标化，落实进入数字平台，实现技术指标的统筹，最终实现碳中和城市建设的发展目标。

3.引入市场，成立绿色技术交易平台

在平台的基础上推广成熟的绿色技术，形成区内企业绿色技术积累与技术推广的技术集成，形成绿色关键技术的数字智慧支持手段。

（二）先行区绿色数字城市平台的关注重点

在先行区开展绿色数字城市平台建设，是依托数字平台更好地实践绿色发展理念和路径。先行区绿色数字城市平台是将绿色、数字、空间三者进行有机结合，通过数字技术手段，基于空间数据以及关联数据的收集与应用，实现对济南先行区绿色发展的全程落实、监测、评估、运维。

如何让数字平台更好地引导和服务先行区的规划建设管理，实现绿色发展从理念到实践的落实，是前期顶层设计中应该重点解决的问题。推进两者的融合，需要重点关注三方面：

1.从更关注设备投入到关注绩效监测

城市的良性运转离不开基础设施的建设和投入，在过去城市发展中，设施建设投入一直是很重要的内容。随着数字时代的到来，很多数字城市的实践也首先从加大数字基础设施的投入开始。毋庸置疑，数字基础设施是数字城市发展的基础，但是如果这些设施知识停留在监控、收集等方面的话，就不能对城市运营管理产生影响和作用，也就不能发挥出最大功用。[15]

未来的绿色数字城市平台建设，首先应当转变思路，平台的作用不只是监控、展示，更是对空间、设施、管理等运营绩效的统计监测，要从全方位将数字平台介入到城市的规建管当中，更要将绿色发展体现在每个业务环节中。

2.从政府引领建设到多元市场参与

过去的基础设施建设中，往往是政府投资建设，没有充分的调动社会力量，一来增大了政府的财政压力，同时也滋生了很多的管理和质量问题。绿色数字城市平台的建设，既是一次信息化管理方式的探索实践，同时也是政府管控方式的转变实践。在这样一种转变中，应当由政府牵头组织，让市场力量更多地参与到平台构建中，群策群力，探索一个适合于城市绿色发展实践的数字平台方案。让绿色数字城市平台在服务政府的基础上进一步的引领多元市场的参与。

3.从分项管控到无界联动

传统的政府管控往往是自上而下的，是对城市运营中各个方面的事无巨细的全面管理审查。而随着数字平台的构建和开展，应该认识到，平台的构建不只是政府部门的审查工具，更是全民参与、企业参与的平台，未来的城市运营应当采用多方参与、群策群力的方式。

在这样一种方式下，平台的建设不仅需要规建管的传统政府业务模块，更需要让社会各界参与进来的路径和渠道。在组织平台构建时充分考虑城市运营管理过程中涉及的各个流程和部门，思考在哪些环节和层面让更多的利益相关者以一种怎样的互动方式参与到平台的运营和管理中。

（三）先行区绿色数字城市平台的设计框架

图5 先行区绿色数字城市平台的设计框架

为满足规划行业数字化转型设计，平台未来将构建一座全时空感知、全要素联动、全周期迭代的虚拟城市。实现市政、建筑、交通、水利、园林等各专业数据三维可视化及城市规划，建设，运营指标数字化支撑，实现数字化孪生城市落地。用GIS+BIM等数智核心技术，结合规划行业特点，构建基于空间的城市数字底板，围绕城市规划实现数据沉淀、连通，实现城市规划建设一张蓝图干到底。

通过对数字平台趋势以及绿色发展趋势的分析研判，充分结合先行区绿色发展特征，明确先行区绿色数字城市平台的目标定位。在目标定位下，形成“1+3”的核心功能板块。

“1”数字底座包括：可迭代的一张底图、可更新的一套标准、可展示的多元受众、可扩展的平台成长。

“3”基于数字底座，形成三大应用板块：完善规建管体系，形成一张可迭代可更新的蓝图；建立绿色推演数字模型，优化推演反馈；试验特殊区域，打造绿色技术交易平台。绿色数字城市平台将共睹绿色发展，共测绿色指标，共享绿色技术。

1.共睹绿色发展，实现发展的可追溯性

打造绿色数字平台，是一项扎实的创新工程，也是一项企业联动的技术突破与共享工程，对于推进城市管理效率提升和新技术进步有着重要作用。平台的建设，将对现有绿色城市发展流程、环节中的一些问题重点突破，形成具有中国特色的绿色技术解决方案和实践经验。这些经验和技术的共享，有助于相互之间取长补短，更好地提升绿色城市和技术产业的发展。全局数据的长期积累，有助于监测绿色发展的全过程；追溯绿色发展中理念和实践中出现的冲突、问题，有助于问题的及时发现以及优化解决。通过数字平台的跟踪、监测、优化、推演，以城市空间数据为核心，与其他多个维度进行关联，为绿色发展提供数据画像，挖掘绿色发展的数据对象，展现城市绿色效应的发展，绿色技术的设计过程以及实施情况。比如，具体技术的实现空间，所采用的绿色技术手段与设备，实施运作过程的监测，将复杂的数据追溯过程尽最大可能简单化，并且能够快速形成绿色发展的数据画像以及时间线和效能线，提供翔实和完整的发展链条，实现绿色发展的共睹。

2.共测绿色指标，实现碳排的可监测性

基于绿色数字城市平台中的绿色指标落实、监测、评估，对先行区整体的碳排放进行有效监测（图6）。发挥平台对政府、企业的服务作用，对绿色指标进行共同监测，发挥政府在规划建设审查方面从对绿色指标的全周期、全流程贯彻作用，使绿色发展从理念真正走入项目实施；发挥平台对企业的支持度，加强对园区企业内部监测平台的数据对接，为企业谋利益，也进一步的充实绿色数字城市平台中对绿色技术、绿色指标的监测。通过政府数据、企业数据的积累，实现绿色指标的共测，实现碳排放在各个层面的全时空、全周期监测。

图6 绿色指标落实、监测和评估框架

在碳中和绿色技术推演优化板块（图7）中，核心要点就是利用积累的数据进行绿色技术的数字模型推演优化。

图7 碳中和绿色技术推演优化板块

在碳排监测模块，根据现有研究，初步确定四大方面的碳排监测方向以及碳排算法，未来实现规划、建筑、市政、交通方面的碳排方监测计算。为先行区碳中和城市的建设提供精确、有效的碳排计算工具。

最后在生态系统生产总值方面，学习深圳经验，建立一键评估，为未来GEP、GDP双规评估做出数字支持。另外，深圳是基于高强度城市研发的生态系统生产总值测算方法，先行区属于城市新建区域，在初期就开始采用GEP的核算，将对先行区生态系统的演化进行精准画像，对新建城市过程中对生态系统的扰动进行准确记录，探索人类建设与生态建设共荣互促的新模式，建立新时期的整体有机生命体。

3.共享绿色技术，实现技术的可交易性

绿色技术在数字平台方面的探索属于新兴领域，需要的创新能力强，实施方向还不很明确，试验应用后期维护成本也较高。由政府牵头，企业共同合作，有助于引入民间资本，集合政府的管理经验和企业的资本创新优势于一体，形成未来能够推广的产品。既能够降低政府的投入和使用成本，也有助于未来在更多城市和地区推广实现城市数字化管控和绿色发展的结合。

绿色数字平台的建设，绿色技术的共享，将助推更多利益相关群体参与到绿色城市的运营管理中。在这样的环境背景下，绿色技术在数字平台上的评估、展示有助于不同部门之间信息的流通，为成熟的绿色技术搭建数字化的交易平台。避免过去技术的封闭性、绿色技术彼此不交圈的情况产生，同时也有助于成熟绿色技术的宣传，让大家对绿色城市发展越来越有参与感，有助于政府、企业间的相互监督反馈。

五、小结

从“1+3”的框架体系可以看出，整个绿色数字城市平台是以CIM平台为基础平台，在此基础上不断发展新的应用场景（图8）。基于绿色数字城市平台的定位，绿色数字城市平台需要先打好数字端的基础工作，包括数据的收集、整理、储存的基础平台功能，这是整个绿色数字城市平台的核心基础。也就是说在绿色、数字、城市这三个关键词中，数字是关键基础。

图8 CIM平台基础上的三大核心应用

在CIM平台建设的基础上，重点发展三大核心应用。

基于城市区域建设管理的业务需求，形成规划、建设、审查、管理的政府业务服务提升的应用场景。在规划阶段，搭建规划一张蓝图，汇聚规划成果数据，对各项规划成果之间的落实、对比、审查，辅助规划的编制和成果审查。在建设项目推进阶段，推进BIM智能审查，辅助建设项目从土地出让到设计审查的一系列审查需求。同时，择机增加绿色指标在建设项目上的审查落实。在建设项目施工阶段，推进施工相关监测，包括施工人员、安全、绿色施工技术等落实。在绿色城市运营阶段，对相关空间数据进行分析展示，辅助政府对城市发展问题的决策，同时也增加数据信息对企业市场的辅助作用。

根据城市碳中和发展目标，明确区域碳中和固碳、减碳、融碳的技术路径。根据国家十四五期间绿色技术发展的重点，结合本区域绿色指标体系，遴选先行区绿色关键指标，对核心绿色关键指标进行数字平台的全流程监控，参与绿色指标的优化推演。通过加强平台对碳排放监测的评估功能，对建筑、交通、市政以及生态绿地建立碳排评估模块。在这一阶段，核心应用就是对绿色技术、绿色指标的优化推演，将绿色建筑大数据中心的内涵扩展，形成绿色建设大数据中心，涵盖城市建设的方方面面。

在碳中和绿色技术优化推演的基础上，可以根据区域成熟度而选择试点区域，开展碳中和绿色技术交易的探索，真正实现市场参与绿色发展的目标定位。在不同的空间功能领域，依托不同特色实际建设项目，重点在绿色建筑、低碳市政、绿色固碳、智慧交通的等核心成熟领域进行绿色技术的监测、评估、展示与交易。

六、思考与展望

CIM平台的建设既是打造智慧城市的基础，更是牵引驱动产业升级、推动城市高质量发展的强大助力。[16]本文通过研究以搭建CIM平台为基础，充分发挥数字技术对规划、审查、建设、运营等相关管理工作的支持，将先行区绿色发展内容、技术等要素指标化，落实进入数字平台，推广成熟的绿色技术的数字智慧支持手段。CIM平台作为可持续发展的智慧城市操作平台，整合多层次场景，融合多专业结构数据，优化推演解决方案，推动智慧城市发展，提升政府治理能力，帮助企业数字化、低碳化转型，提高市民生活幸福感。

CIM平台的未来发展，首先，要加紧顶层设计，通过政策导向和扶持，提升城市建设信息化和数字化，完善巩固数字底座；其次，政府做好各参与主体的统筹协调，推动跨专业、跨部门的数据融合，打破数据壁垒，推动绿色指标数据的全面汇聚和应用；再次，针对CIM的市场化运营，要推动全行业的绿色数字转型；最后，数据安全和保密作为CIM平台建设中不可或缺的一部分，需要完善相关制度和规范。“数字”和“绿色”将成为新型城镇化发展阶段中的底色，必会成为城市建设中重要载体和引擎。