我国力争实现“双碳”目标，与此同时，本书课题组对我国的城镇化发展走势的预测显示，2020—2035年我国城镇化率仍将以每年1个百分点左右的速度增长，至2035年我国城镇化率将达到77.1%,城市化进程中在环境方面的压力促使我国城市发展向绿色低碳路径转型。因此，面向2040年的绿色低碳城市建筑发展路径是：强化绿色发展，降低城市建设对气候的负面影响，优化城市形态有利于结合太阳能、风能在城市建筑中的推广利用，推动城市建设向气候友好型转变，显著提升城市生态环境综合效益。
未来城市建设和城市群将向实现可持续及智慧化方向发展
城市在当前的发展过程中出现一些负面问题，包括空间、资源、环境、交通、安全等方面。未来城市建设需要以城市复杂巨系统为研究对象，开展城市可持续发展的应用基础研究，需要在智慧城市、城市建筑、地下空间、交通设施、自然资源、公共政策等领域取得突破。因此，面向2040年的未来城市和城市群建设发展路径是：城市动力学与智慧城市、智慧化建筑与体验城市、现代工程学与地下城市、基础设施健康与安全城市、自然资源感知与生态城市、社会物理学与人文城市。
人口老龄化推动新型建筑工业化和智能建造技术加速升级
劳动力结构性短缺和劳动力价格不断攀升推动建筑业的转型发展，居民受教育水平持续上升也为建筑业高质量产业化工人的培育提供了机遇。因此，未来建筑业发展将由传统的以人为主的粗放式模式，逐渐向依托科技进步和产业升级的高质量发展模式转型，自动化、人工智能等新技术的渗透将对建筑业产生深远影响，新型建筑工业化和智能建造技术加速升级将是建筑业不可逆转的趋势。因此，面向2040年的新型建筑工业化和智能建造发展路径是：推进建筑体系标准化，发展基于标准化体系的高效预制装配结构体系，实现部品部件体系智能深化设计、高效自动化生产、现场自动化安装和智能化组织管理，建筑业完成依托技术驱动的高质量转型发展。
智能化技术渗透融合推动建筑与基础设施智能诊断和智慧运维加速发展
大数据等新兴技术的涌现，为建筑与基础设施的运营与维护发展提供了新的机遇。面向2040年的建筑与基础设施运营维护的发展路径是：以技术创新为驱动，以数字化、网络化、智能化为主线，以促进建筑与基础设施高质量运营为导向，推动建筑与基础设施运营管理数字化转型、智能升级，建设便捷顺畅、经济高效、绿色集约、智能先进、安全可靠的建筑与基础设施智能化运营管理体系，提升基础设施的精准感知、智能评价，高效提升技术能力，实现基础设施的“全息、全域、全时”运行状态时效感知和高效服役安全管理，保障既有建筑和基础设施安全运行，为平安中国建设提供有力支撑。
水资源空间配置能力和国土空间开发格局更加优化合理
水资源、耕地和能源是影响我国可持续发展的三大瓶颈，也是支撑我国高质量发展的三大关键要素，然而我国水资源、耕地和能源空间分布不匹配，北方地区耕地、能源富集，但水资源严重短缺，生态环境脆弱。提升水资源空间配置能力有助于优化国土空间格局，进一步释放北方地区经济社会发展活力。因此，面向2040年土木工程产业发展路径是：测算气候变化、水资源衰减、碳排放约束等情景下不同区域水资源供需格局变化，测算区域极限节水潜力，优化水资源空间配置能力，扩大西北、华北等缺水地区外调水规模，加快国家水网建设。
“双碳”目标实现迫使能源供需结构低碳转型
“双碳”目标实现需要经济结构的调整和发展方式的转型升级，在这艰巨过程中，必须加快以化石能源为主的能源结构转型，推动能源清洁低碳安全高效利用。虽然我国清洁能源产业不断发展壮大，产业规模和技术装备水平连续跃上新台阶，为突破能源资源约束和缓解生态环境压力做出突出贡献，但清洁能源发展不平衡不充分的矛盾也日益凸显。因此，面向2040年能源产业发展路径是：优化能源结构，化解过剩产能，提高能源整体利用效率；深度实施风光水互补开发，提升可再生能源供给能力和质量；创新生产和消费模式，实现源网荷储一体化，构建新型能源系统形态。在国家水网的基础上，充分发挥风能、光能的清洁优势，突破能源资源约束和减轻生态环境压力。
水资源-水环境-水生态“三水”共治，实现河湖健康美丽
据生态环境发布的2020年全国生态环境质量简况，2020年，全国地表水优质水质断面比例提高到83.4%,劣V类水质断面比例下降到0.6%,长期困扰我国的河湖水质恶劣问题已得到显著改善。但相较于美丽中国建设目标和要求，仍然面临较大差距，突出表现在河湖生态流量不达标、水生生物多样性降低趋势未得到有效遏制、水环境质量改善不平衡不协调等方面。因此，面向2040年河湖治理发展路径是：全面开展河湖生态流量目标制定和监控管理，加强用水总量控制和水利工程生态调度，保障河湖生态基流与敏感生态需水；全面加强农村生活污水处理和老旧城区管网改造，加强水环境风险防控和新型污染物管控，实现水环境全面均衡提升：加强河湖水域空间功能管控，着力提升水流连通性，恢复和保护水生生物洄游通道和重要栖息地，实现“有水有河、有草有鱼、人水和谐”。
新一代信息技术助力遥感技术应用智慧化
基于新一代信息技术的发展，实现遥感技术应用信息化、系统化和智能化，需要构建系统性的测绘技术体系，着重发展新一代碳卫星遥感监测与绿色发展诊断优化技术、大比例尺卫星测绘遥感技术、陆海卫星激光测量技术。在此基础上，构建覆盖天空地海、基准统一、高精度、高安全、高智能、高弹性、高效益的时空信息服务基础设施，提升智能化地理信息服务能力：积极融入新基建，以新发展为理念，以技术创新为驱动，以信息网络为基础，面向高质量发展需要，提供数字转型、智能升级、融合创新等服务的基础设施体系。
新一代信息技术推动自然资源与国土空间治理现代化
2018年，党中央、国务院赋予新成立的自然资源部“两统一”职责，自然资源管理的内涵和外延都发生了深刻变化，迫切需要利用新一代信息技术构建自然资源与国土空间现代化治理体系。开展自然资源与国土空间治理的关键技术创新，攻克数据保障实时化、调查监测精准化、服务应用知识化、决策规划智慧化等技术难题，确保自然资源与国土空间治理过程中“看得清、查得准、认得透、用得好”,为及时掌控我国乃至全球自然资源“数量-质量-生态-变化”情况，有效实施自然资源与国土空间的动态监测、科学规划、全要素耦合管理及修复管控，提供高水平、持续性的科技支撑和引领。
数字孪生技术推动新型智慧城市建设
以5G建设为新起点，提升城市精细化和智能化管理水平：以城市智能化为目标，构建立体感知、全域协同、精确判断、持续进化的一体化智能体系；通过智能化充分释放数据生产要素的价值，支撑以人为本的智慧社会的达成；由点及线再到面，智慧应用的场景将覆盖城市的各个行业、领域和地理范围，最终将实现全场景智慧。面向2040年，新型智慧城市是实现新一代信息技术与城市治理和发展深度融合的关键载体，也是打造智能社会、建设数字中国的重要途径，更是以人为本，将智慧带入城市的每个主体、每个空间、每个过程，让城市更加智慧、更加聪明，市民更有获得感和幸福感的基础及可靠保障。随着物联网、云计算、移动互联和大数据等信息技术逐步成熟，未来一段时期，数字孪生城市从概念培育期逐渐进入建设实施期。未来将实现“以人为本”的新型智慧城市和智慧社会，数字化和信息化的进程逐步扩展到整个社会。
