论文 | 城市韧性——基于“三度空间下系统的系统”的思考

最新一期《土木工程学报》（2017年7月）发表关于韧性城市的论文：城市韧性——基于“三度空间下系统的系统”的思考。作者为土木、建管两系的方东平、李在上、李楠、韩林海、吴建平、陆新征、孔祥明、电子系的李勇和公管学院的吕孝礼。

文章从城市化以及全球频发的灾害情况出发，指出自然及技术灾害所造成损失的增加已经明显快于城市人口的增长（图1），城市的安全与稳定面临着日益严峻的挑战。在各类灾害下，不同城市的表现不尽相同。有的在灾后得以迅速恢复，而有的却一蹶不振。“韧性”（resilience）概念的出现，为理解复杂系统运作和其可持续发展，尤其是系统防灾减灾方面提供了新的角度。

注：*以1960年为基期。1960年世界自然及技术灾害所造成的损失（以2014年美元汇率折算）为100.2亿美元，城市人口为10.19亿。（数据来源：联合国、EM-DAT）

图1 世界自然及技术灾害损失增加与城市人口增长关系

• 城市韧性（urban resilience）

文章总结了韧性概念的发展，梳理了城市韧性的相关文献，将城市韧性定义为“城市系统及其各类子系统在受到扰动时可以维持或迅速恢复其功能，并通过适应来更好地应对未来不确定性的能力。

城市韧性的表现具有过程性，其包含了抵抗（resistance）、恢复（recovery）与适应（adaptation）等三个主要环节（如图2）。其中，“抵抗”是指一个具有韧性的城市系统可以吸收扰动所产生的负面作用，其核心功能不会被扰动完全破坏；“恢复”是韧性的关键，指在灾害等扰动发生后，城市系统可以迅速恢复其受损部分至所期望的状态。该“所期望的状态”可能是初始状态，也有可能是新的状态。“适应”则是指城市系统可以通过主动或被动地学习来改变其结构，进而更好地应对未来的不确定性。就三者的关系来说，每次扰动的抵抗与恢复过程为城市的适应提供了机会；而城市系统适应能力的提升转而会提高城市对于该类扰动甚至是其他扰动的抵抗与恢复能力。城市系统不断发生的抵抗、恢复与适应使得城市系统自身一直处于动态演进的过程。

图2 城市韧性

• 三度空间（trio spaces）与系统的系统（system of systems）

文章主张把城市看作是“三度空间下的系统的系统”，并用这一视角看城市韧性。城市可被看做是由物理、社会、信息组成的“三度空间”。三度空间中最直观的是物理空间，其涵盖所有可见的除人以外的自然物体与人工物体，如自然环境、基础设施、建筑等。社会空间是城市区别于“建筑群”的关键要素，是指人及人类活动所组成的空间，包括经济、文化、教育、医疗等。随着社会的不断进步，城市的运转越来越离不开信息技术，在经历城市化的同时，城市也在经历着“信息化”，信息对于现代城市来说已经不可或缺。因此，除物理空间、社会空间外，现代城市还具有信息空间。信息空间是指各类信息流所组成的空间，包括人们之间的沟通信息、互联网信息等。物理、社会、信息三度空间共同组成了整个“城市空间”。

从功能的角度出发，城市系统可以划分为交通系统、医疗系统、金融系统、教育系统。这些系统既相互独立，可独自发挥功能；又相互依存，共同实现整个城市的功能。学界把这一类内部子系统既独立又关联的系统称之为“系统的系统”，城市是一个典型的系统的系统。构成城市的所有系统均处于城市的“三度空间”中（如图3），每个系统均可在物理、社会和信息空间找到其相应的“投影”。例如对于交通系统，道路、桥梁、交通工具等实体处于物理空间，道路的建设、乘客、交通法规等处于社会空间，信号灯信息、人的交流处于信息空间。

图3 三度空间下系统的系统

城市问题表现出高度复杂性与关联性，一个系统内所表现出的城市问题，其根源有时却不在这个系统中。因此，解决城市问题不可过于局限在单个领域，而是要用全局的视角理解城市。在理解城市各类子系统的基础上，建立起各子系统之间的关联关系，同时协同考虑城市整体以及每个系统在物理、社会、信息三度空间中的投影，从而综合地、全面地理解城市，科学地解决城市各类问题。作为一类城市问题，城市韧性同样需要用“三度空间下系统的系统”的视角看待。

• 韧性管理（resilience management）

随后文章阐述了基础设施等城市众多子系统的韧性，指出城市所有子系统的韧性共同决定了城市系统的韧性。但城市系统的韧性并非是各子系统韧性的简单加和，由于各子系统之间存在着不同程度的关联，单个子系统的行为往往会对其他子系统产生影响。此外，城市韧性的内涵具有过程性。有些城市的灾害“抵抗”能力已经较强，比如建筑抗震设防等级已经较高，为应对发生概率很低的超强地震而继续大幅度投入资源到“抵抗”阶段的效果就很差；而如果能够更全面地考虑如何提高城市在地震灾害下的“恢复”及“适应”能力，降低城市的恢复成本、减少恢复时间，为将来的灾害做好准备，则能够更有效地全面提升城市系统的韧性。

城市的资源总是有限的，城市的管理者要在有限的资源下最大程度地确保和提升城市的韧性，必须在深入理解城市系统和城市韧性的基础上，研究城市韧性的指标体系，提出合理的政策、建立相关的制度、制定技术和管理标准并确保有效实施，将有限的资源合理地配置到三度空间下的各个子系统和韧性建设的各个环节，即对城市进行“韧性管理”。

引用本文: 

方东平  李在上  李楠  韩林海  吴建平 陆新征  孔祥明  李勇  吕孝礼. 城市韧性——基于“三度空间下系统的系统”的思考[J]. 土木工程学报, 2017, 50(7): 1-7.  

Fang Dongping  Li Zaishang  Li Nan  Han Linhai  Wu Jianping  Lu Xinzheng   Kong Xiangming  Li Yong  Lu Xiaoli. Urban resilience: a perspective of system of systems in trio spaces. 土木工程学报, 2017, 50(7): 1-7.                                

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