城市的建筑是智慧城市发展的一个重要载体，也是一个重要组成部分。近年来，我国的城市建筑发展应该说是高速迅猛。那么城市建筑特别是以北上广深为代表的特大城市，由于发展的空间受限，除了地面的快速发展以外，地下空间结构也迅猛发展，这是一个发展特征。
预测未来20到30年内，一些特大城市地下空间结构将是一个快速发展阶段。实际上一些发达国家地下空间结构起步比我国早，但是由于我国城市发展节奏在加快，地下空间结构的特征是起步快、起步高、起步大。所以说，我国很多城市地下空间结构的建设已经超越国外，那么基于地下空间结构的发展，它也面临很多问题和挑战。
从地下空间结构建设来说，它可以分为建造企业和运维企业，在运营维护过程中，它面临许多挑战。因为它隐蔽性强，安全成为运营过程中一个至关重要的节点。所以说近年来围绕地下空间结构，如何保证它的服役安全，服役寿命成为主要的研究方向。
现在我国城市发展的特点是地上地下快速发展，而且对于特大城市来说同步发展，很多从规模建设来说已经成为世界第一。特别是地下空间发展来说，从管廊、综合管廊、地下综合体、地铁和地下隧道等，应该说是成指数的发展。这些都是由于地上空间的饱和，导致向地下进军。比如以深圳为例，城市总面积2000平方公里，2000万人口，地面空间结构严重受限。地下空间的发展成为未来的一个重要方向。又比如一个央企总部占地面积520万平方米，地下空间结构占了140万平方米，地下共六层，所以说它成为一个多层次、立体化的空间布局来。地下空间发展的一个特点是向深度进军，比如上海的一些轨道交通，已经向下纵深超越40米。另一个特点是向空间进军，比如南京的一个地下空间结构是450到480万平方米。第三个特点是向群体进军，多层结构且包含多种功能为一体，从地下综合交通枢纽到地下商厦等连为一体，隐蔽性很强。
针对安全运维、安全运营来说，地下空间发展也将面临一些挑战。第一是地下空间病害，由于地面结构施工、自然灾害或者复杂地质条件等多因素导致地下空间病害时有发生。第二个是突发灾害，包括爆炸火灾、地下交通事故，一旦发生往往造成的灾害或次生灾害要比地面结构严重得多。一方面向地下空间结构进军，另一方面还要保障安全运营。所以说，如何提高它的防灾能力、服务品质、安全预警和管控能力，来保证人民生命的健康安全，是摆在我们面前的首要任务。
我国地下空间结构发展分为三个阶段。从2010年以前是单一的，规模小的，以地铁结构为主。到“十二五”、“十三五”，应该说成规模地快速发展，特别是到了“十三五”，我国从单一性建筑到网络结构建筑，从小型规模到群体规模，到单层次到多层次。可以说，从点到面到体，成为一个快速发展阶段。
“十三五”以来，我国整体地下空间建筑的面积达到了8.44亿平方米，而且到“十四五”可能又是一个快速发展阶段。但是反过来，快速发展过程中，安全问题也逐渐暴露出来。首先是安全检测跟不上，不能实时掌控和掌握地下空间结构的动态，虽然检测技术从人工到到信息化、自动化发展，但是它处于局部区域，没形成一个整体和系统。整体来说，还是存在单一性和适应性不强的问题。对地下空间结构，它的病害探不明探不准，感知能力弱，成为面临的最大挑战。
第二，随着物联网、大数据、人工智能已经开始运用到地下空间结构，但是由于地下空间结构的隐蔽性强，通讯、光照、维护等又带来了其它问题，例如监控数据质量低，很难于地面监控数据相比。
第三，由于地下空间结构隐蔽性强，监控手段跟不上。空间结构的病害特征还找不到，摸不准。同时，对空间结构的病害机理以及成因，因为起步晚摸不透，缺乏一些知识的支撑。比如郑州地铁5号线“7·20事件”，一没有预案，二没有预测，三没有预报，四没有舆情的紧急处理办法。所以说，如果有监控手段，有预测方案，有处置手段，就不会出现这么大的失误。
综上，想解决这些问题就需要科学的办法。
一是建立全域的智能化、网络化的全息感知系统。实现全域的全息感知，才能实时掌控地下空间结构的整体状态，从而构建一体化的感知系统，研发相应的技术装备，形成一个大的产业链并研究有针对性的新型感知方法。
二是获取信息后，基于知识和数据的双驱动处理办法，汇聚并利用多元数据信息，从而对数据进行分析、处理、融合、表征。
三是对隐蔽缺陷如何早发现，如何能够实时地、精准地发现病害的位置，病害的成因以及病害的发生。做到早发现，早预测，早治疗，早防治。
四是发现病因并进行溯源，如何进行诊断、预测和预报。
五是形成一套整体的风险评估和预测预报系统，能够实时监控掌控。不管是正常运营还是突发灾害，都能实时掌控到它的结构状态以及空间的状态。通过数字孪生构建大量的数据库、预案库，可为紧急处理时提供参考依据。
未来，我们将针对地下空间结构的快变多变环境，构建一个具有动态性、预支性、自组织学习的，对于灾变认知，预测的理论方法。以新型智慧城市为牵引，在重要城市的重要节点，构建大型空间的一体化监控体系，来实时掌控结构的运行状态，包括客流、物流的一个动态。来实现预测、预报、预警，为我们的城市安全来提供助力，为保证人们的生命健康提供保障。
(根据2021中国国际数字经济博览会智慧城市创新发展高峰论坛速记整理，未经本人确认。)
