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资料显示，近现代城市地下空间的开发利用源于欧洲。12世纪，法国巴黎在挖掘城市建设所需石材时形成了一些采空区，巴黎人即开始利用这些矿穴空间作为墓穴、教堂、水库、酒窖、下水道等。1863年，伦敦人把进入城市中心的一段地面铁路搬入地下，从而建成了世界上第一条地下铁路。
自此以后，国外大城市开发利用地下空间大致经历了以下几个阶段。
城市地铁早期发展阶段。受1863年伦敦地铁的影响，美国纽约于1867年建成了世界上第二条地铁。但是由于燃煤蒸汽机车的黑烟污染影响，直至1890年电器牵引机车的发明应用之后，地铁才在法国巴黎、前苏联莫斯科、日本东京等大城市得到快速推广。地铁改变了城市客运交通系统模式，也推进了城市地下空间的大规模开发利用。
第二次世界大战时期。二战期间，已建成的城市地下空间设施(如地铁、地下室、大型下水道、废旧矿穴等)在防御空袭、维护生命财产安全、抵抗战争等方面发挥了巨大作用，使得地下空间的防护潜能得到了充分的验证。战后，欧美等发达国家曾掀起规划建设防空备战地下工程的狂潮，成为影响世界城市地下空间开发利用的重要历史阶段。我国城市人防工程建设的主要思想来源于此。
城市复兴时期。进入20世纪60年代，世界主要工业发达国家处于政治稳定、经济飞速发展期，人口向城市大量积聚，为解决城市交通问题，轨道交通及地铁建设进入全面发展阶段。欧美等国的城市地铁均发展于20世纪五六十年代。伴随着地铁建设，地铁车站地区的地下街、地下车库，以及建筑物下的多层地下室、新建或改造地区的共同沟等地下空间设施得到很大发展。
石油危机影响阶段。20世纪70年代初期的石油危机引发了能源的地下化储存，世界范围内掀起了一场太阳能、地热能、余热利用，以及开发新型建筑来降低建筑物能耗的运动。这一时期，美国新型的太阳能建筑，中国地下窑洞的大改造，欧美等国的地下油库、气库、热水库、冰库、抽水蓄能电站等多种形式的地下空间利用设施均得到了空前大发展。
环境保护诉求影响阶段。20世纪八九十年代，大城市的交通拥堵、空气污染、噪音扰人、污水排放、建筑林立、绿地减少、热岛效应、空中黑色污染，古建筑与历史文化遗产保护等一系列环境问题已经成为实际性难题。各国都在结合国情探讨有效解决的新方法和新途径。各国共同的实践表明，开发利用城市地下空间资源，将城市的部分功能科学合理地转入地下，规划建设地下污水处理场、地下道路、地下车库、地下供热(冷)系统等设施，进一步提高城市土地竖向空间和可开发利用价值，是解决诸多城市环境问题，提高城市运营效率和安全性，实现城市集约化、立体化和现代化的最有效途径之一。
可持续发展与地下空间利用阶段。20世纪是人类社会城市化、城市建设现代化快速发展的世纪。进入21世纪以来，全世界都面临着“人口、资源、环境”如何协调发展的难题，尤其是发达国家，都在思考一个共性的问题：人类社会和城市如何实现可持续发展。回顾总结20世纪发展经验和教训可以发现：比起海洋空间、宇宙空间，开发利用地下空间资源更加直接、经济和安全。城市地面围合占用的建筑空间高度已经超过500米，而城市地下空间开发利用深度除个别项目超过地下50米外，大部分均在地下30米以内。与地面相比，城市地下可供开发利用的空间资源潜力巨大。对城市地下空间资源进行科学的评估预测、编制规划、分层开发、综合利用已经成为当代城市实施可持续发展战略的主要内容之一。
