随着城市化进程的推进，带来了人口增长、土地紧缺和环境污染等问题，而科学合理地开发利用地下空间将成为解决城市问题及促进城市发展的重要途径。因此，在四维时空尺度下，结合智能算法进行地下空间的定量规划研究，对于城市地下空间的开发和利用具有非常重要的指导意义。
　　本文首先从地下交通、市政工程、人防工程、商业开发、文娱服务、科研教育、医疗服务方面介绍了城市地下空间开发利用的现状，并总结了城市地下空间呈现科学化、综合化、深层化、生态化、信息化和人性化的发展趋势。然后，提出了城市地下空间1.0-4.0构想，用于指导未来城市地下空间的发展。
　　在理论部分，建立了适宜性评价模型、二维智能规划模型、三维分层规划模型和四维优化设计方案。分析了影响城市地下空间开发的因素，借助GIS技术、层次分析法、最不利等级法和排除法对其进行叠加处理，从而建立了适宜性评价模型；利用层次分析模型进行地面用地和地下空间类型之间的关联分析，将地上地下匹配度、地下空间紧凑度和适宜度作为目标函数，基于改进的人工干预遗传算法建立了二维平面智能规划模型；考虑深度进行分层功能划分，建立各分层之间的关联，得到三维分层开发模型；考虑时间因素，通过分析目标函数权重和空间利用率在近远期下的变化，确定了四维时空优化设计方案。
　　作为案例研究，将上述建立的模型和方案应用到了深圳市罗湖区。研究结果表明，罗湖区的浅层适宜区和较适宜区达到69.4%，次浅层、次深层和深层的适宜区和较适宜区达到76.1%，说明该区域适合进行地下空间的大规模开发利用。对于罗湖区的二维平面规划，目标函数随迭代次数的增加出现收敛的趋势，达到预定迭代次数后为0.5043，且地下空间规划中人防空间以31.8％占据最大比例。通过设定空间利用率和空间占比，得到了三维分层规划图，对应的各层空间利用率分别为0.56、0.3、0.15和0.05。对于罗湖区的四维时空优化，近期应侧重匹配度函数进行因需开发，远期则应侧重紧凑度函数进行主动开发，而且通过改变空间利用率实现了远期规划指导近期规划。
　　因此，结合地下空间智能规划模型能够实现时空规划、协同发展、绿色生态和智慧管理，对于未来城市地下空间的开发利用开拓了新思路。