城市可持续发展模型 – 城市管理和规划支持系统
Urban Sustainability Modeling – Urban Management and Planning Support System
智慧城市的一个核心目标是利用先进的信息和通讯技术（ICT）整合城市信息，优化城市现有资源的分配和管理，同时为城市未来的发展和规划提供最有利的支持。而实现这个目标的关键则是如何整合海量的信息，挖掘其中有用的部分，并将其用简便、易懂、可靠的方式传递给城市决策者。所以，在这个解决方案中，我们将建立新型的城市可持续发展模型，把反映城市细节的数学统计、优化模型、多智能体方法（multi-agent system）以及区域经济等结合在一起，建立起可动态仿真的城市管理决策支持系统，帮助城市决策者制定合理的政策和规划来促进城市的可持续发展。
近期的城市可持续发展模型主要是在传统的交通和土地利用模型的基础上发展起来的。由于这些模型能够模拟交通需求，以及土地和交通网络的使用情况，并为未来城市交通和用地的发展方向提供预测，所以被广泛的应用到城市规划和管理的领域。随着基于行为的研究(Activity-based Modeling) 的发展，个体（个人、家庭和企业）的行为被逐渐纳入到城市建模中。一方面，这使得城市模型可以运用更完善的经济学和认知理论， 从而极大的提高模拟的精度和动态。另一方面也增加了城市可持续发展模型的复杂性以及对数据的要求。但是，当城市的设施和个体（居民及企业）的信息通讯设备变得更智慧时，模型所需的海量数据将有可能被满足。在这个基础上，建立一个面向未来智慧城市的新型城市发展系统将变得十分有必要，因为源源不断的动态信息将对传统的城市管理和规划方式提出新的挑战。
我们的城市可持续发展模型将基于多智能体的整体建模方法(Agent-based Modeling)，通过模拟城市一系列微观的行为来反映城市宏观的现象。目前，微观分析的尺度主要以个人、家庭、企业，以及城市土地地块为单位。模型调试好的自组织过程(self-organizing process)使得这些个体在模型中具有自觉行为方式，所以这些微观分析的个体又被称为智能体(Agent). 模型从某一个能观测到的时间点开始，模拟城市从一个时间段（比如说一天或者一年）到下一年的变化。不同的模型元素可以具有不同时间单位。譬如说城市用地的变化可以以年为单位，而交通的变化可以以分钟为单位。此外，模型的精度能满足不同空间尺度分析的要求。从建筑到社区到整个城市甚至区域，只需将模拟的微观结果叠加到相应的空间尺度。
本解决方案所要模拟的城市的动态主要反映在居民的日常活动及企业、机构的经济活动，以及这些基本活动所带来的对城市经济，交通、能源使用，以及对环境的影响上。所以，模型的核心部分是如何模拟居民的日常行为和企业的经济活动。同样，城市决策者可以将政策选项作为输入变量输入到模型中来检测个体对该政策选项的反应。 个体的行为和认知带动城市管理者更关心的问题，例如能源的使用需求趋势，交通需求的区域分布，产业经济的集聚程度以及在供应链中的位置等等，从而使模型提供城市可持续发展前景的最直观的预测。
模型的另一个创新是模型的实时性。通过模型平台与数据库的对接，模型可以利用获得的实时信息更新个体的行为方式并提高分析预测结果的准确性和动态性，并因此帮助城市管理者和决策者及时改进管理和决策。