數(shù)據(jù)驅動的城市韌性管控框架體系研究

胡佑安 姜兵仁

摘? 要：城市韌性提升是一個長期持續(xù)的過程，需要建立管控機制，長期持續(xù)的對城市韌性進行管控。本文探討了未來城市韌性管控的組織體系、管理體系、技術體系、執(zhí)行體系框架和實現(xiàn)，為我國城市韌性提升建立管控的機制和管控手段的參考實現(xiàn)。

關鍵詞：韌性提升; 管控機制 ;全生命周期;管控手段;人工智能

1 前言

人類社會發(fā)展正面臨頻發(fā)、偶發(fā)、突發(fā)和緩發(fā)自然或人為災害的前所未有挑戰(zhàn)。自2020新冠疫情爆發(fā)以來，已經(jīng)成為席卷全球的災難。從疫情緊急程度看，我們正處在二戰(zhàn)之后全球最動蕩的時期，特別是自2022年新年開始，全球的新冠疫情確診人數(shù)繼續(xù)持續(xù)增高，全球因新冠死亡的人數(shù)已超五百萬，同時帶來了巨大的經(jīng)濟和社會沖擊。中國政府把人民生命與健康放在首位，堅持零新冠感染病例政策，這也對我們的城市管理提出了更高的要求。

人類社會發(fā)展面對的不確定性也在增加【1】，以公共衛(wèi)生為例，徹底控制住新冠疫情的日子還遙遙無期，權威專家又在擔心新的疫情和相關抗菌藥物的耐藥性。有專家指出，未來抗菌藥物的耐藥性將成為新的重大公共衛(wèi)生危機。

中國改革開放以來，經(jīng)濟一直持續(xù)發(fā)展，常住人口城鎮(zhèn)化比例一直在增長，到2020年中國大陸地區(qū)常住人口城鎮(zhèn)化率已達到63.9%。如何應對災害和不確定性已成為我國城鎮(zhèn)化進程中制約城市可持續(xù)發(fā)展的核心問題。

為提升城市基礎設施、城鄉(xiāng)社區(qū)、整個城市、城市群、整個國家、甚至全球等復雜系統(tǒng)應對自然或人為災害的能力，提升全社會的公共安全應急能力和風險管理水平，“韌性管理” 、“韌性工程” 和“韌性科學”等概念、理論和方法正成為管理學、工程學、城市規(guī)劃、信息科學、自然科學和社會科學等領域的研究和實踐熱點。

韌性城市指城市能夠憑自身的能力抵御災害，減輕災害損失，并合理的調(diào)配資源以從災害中快速恢復過來。長遠的來講，城市能夠從過往的災害事故中學習，提升對災害的適應能力。

韌性城市建設是一個長期過程，需要建立管控機制，對城市韌性提升進行持續(xù)管理。

2城市韌性規(guī)劃與管控

2.1韌性城市規(guī)劃

韌性城市規(guī)劃是對各種涉及國土空間安全格局和要素的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)和綜合平衡，通過多維度規(guī)劃塑造城市韌性，提升應對災害風險的治理水平。現(xiàn)行的應急體系建設規(guī)劃主要針對公共突發(fā)事件發(fā)生后的應急救援，側重于災后的恢復和建設。相對于現(xiàn)行的應急體系建設規(guī)劃，韌性城市規(guī)劃不僅強調(diào)要提高城市系統(tǒng)的自身抵御能力，同時要增強全周期預警和應急能力，從而提升城市系統(tǒng)的全過程的整體韌性。

國外較早開始了韌性城市的規(guī)劃。紐約在韌性城市建設框架中，以提高城市應對風險能力為主要目標，以增加城市競爭力為核心，以加強基礎設施和災后重建為突破口，以景觀整合方式實現(xiàn)彈性的防災基礎設施建設為關鍵策略，規(guī)劃在工程、經(jīng)濟、社會、組織等幾個方面推進了紐約“韌性”城市的建設。日本在韌性城市上建設上開展了強韌化的規(guī)劃，包括硬性指標和彈性指標，硬性指標指基礎設施的耐震化和維護，如建筑和基礎設施的耐震化率，河道、沿海堤防的維護率，生命線系統(tǒng)的災時功能保障率，交通體系的災時功能保障率等。彈性指標主要是計劃制定、應急保障、災前準備和預警，具體包括災害圖發(fā)布，暴雪、暴雨預測正確率，應急食物充足率，防災訓練實施率，企業(yè)業(yè)務持續(xù)性計劃制定率，以及各設施的長壽命化計劃制定率等。

在我國，一些城市已經(jīng)開始了韌性城市的建設，例如：北京、上海和黃石等城市。北京市在2021年提出了韌性城市規(guī)劃意見，統(tǒng)籌拓展城市空間韌性、有效強化城市工程韌性、全面提升城市管理韌性、積極培育城市社會韌性，預計到到2025年，韌性城市評價指標體系和標準體系基本形成，建成50個韌性社區(qū)、韌性街區(qū)或韌性項目。其中，上海市韌性城市規(guī)劃采用“主題層–要素層–指標層”3個層次結構構建典型城市氣候變化適應能力評價指標體系，從基礎設施發(fā)展、經(jīng)濟應對能力、公共服務水平和環(huán)境保障等方面進行規(guī)劃，以提升城市應對氣候變化的韌性。

2.2城市韌性管控理論

城市韌性管控是指圍繞韌性城市戰(zhàn)略規(guī)劃，建設韌性管控的組織體系、管理體系、技術體系、執(zhí)行體系，從而為實現(xiàn)城市韌性戰(zhàn)略目標提供合理保證的過程和方法。

韌性管控組織體系指參與城市韌性管控的相關領導小組、推進小組、工作小組。韌性管控組織體系里面的角色主要包括：領導決策層、專家咨詢層、IT支持層、管控機制執(zhí)行層。

韌性管控的管理體系指城市韌性管控的管控機制、標準、規(guī)范、模型。涵蓋實現(xiàn)韌性城市的方方面面，如韌性交通、韌性公共服務、韌性能源、韌性基礎設施、韌性政務、韌性教育、韌性社區(qū)、韌性醫(yī)療、韌性環(huán)保、韌性水務等領域的標準模型、標準流程、管理機制、應對方案等等。

韌性管控的技術體系主要指城市韌性管控的信息化解決方案，用于實現(xiàn)韌性感知、韌性學習與建模、韌性評估、韌性決策、韌性協(xié)同與應用。

韌性管控的執(zhí)行體系指城市韌性管控的長效管理體系，包括規(guī)劃、建設、管理三大階段的相關執(zhí)行規(guī)則與標準，建立反饋調(diào)整的機制，根據(jù)實施效果的正反饋和負反饋動態(tài)調(diào)整，確保城市韌性是一個動態(tài)的不斷趨向合理的過程【2】。

3數(shù)據(jù)驅動的城市韌性管控系統(tǒng)

3.1城市韌性管控體系總體框架

組織體系設計上，以政府、企業(yè)、市民和韌性智庫四方共建智慧韌性城市生態(tài)，實現(xiàn)多方聯(lián)盟聯(lián)動，共享韌性智慧，共筑智慧韌性城市。以政府和企業(yè)為主力合力推進智慧韌性城市建設，市民積極參與基層自治，韌性智庫和企業(yè)開展產(chǎn)學研合作，群智群策，為政府提供決策建議，實現(xiàn)跨系統(tǒng)、跨部門、跨層級的多方協(xié)同，不斷豐富韌性生態(tài)。

管理體系設計上，構建了面向市民和面向政府的韌性管理體系。其中，面向政府層面，著重提升城市治理和生活服務水平，預防災害發(fā)生，保障城市在災害下城市的正常運轉，建設內(nèi)容包括韌性交通、韌性公共服務、韌性能源、韌性基礎設施和韌性政務的管理體系;面向市民層面，重在提升民生服務和生態(tài)宜居水平，保障市民的基礎生活，建設內(nèi)容包括韌性教育、韌性社區(qū)、韌性醫(yī)療、韌性環(huán)保、韌性水務等的管理體系。

技術體系設計上，如圖3-2所示，設計韌性城市大腦，完成韌性感知、韌性學習與建模、韌性評估、韌性決策、韌性協(xié)同與應用。

韌性感知層，根據(jù)數(shù)據(jù)來源分為智慧感知和韌性感知。智慧感知，基于智慧城市和城市大腦建設，通過物聯(lián)網(wǎng)傳感器、衛(wèi)星和天眼系統(tǒng)等信息化工具獲取城市實時動態(tài)數(shù)據(jù);韌性感知，基于數(shù)據(jù)采集獲取自然災害和疫情狀況，將韌性元素融入智慧感知中，對數(shù)據(jù)進行歸類交叉分析，對氣候變化、自然災害和地質(zhì)災害等情況進行動態(tài)更新，提升政府和人民對自然風險的感知力。

韌性建模層，根據(jù)功能分為韌性基礎算法模型、韌性智能認知模型和韌性決策分析模型。韌性基礎算法模型，利用大數(shù)據(jù)、機器學習和數(shù)字孿生等算法對數(shù)據(jù)進行加工處理，提取風險信息;韌性智能認知模型，實時的數(shù)據(jù)采集構建風險識別模型、監(jiān)控預警模型、響應防御模型和損失評估模型，建立韌性數(shù)據(jù)知識庫，從多源異構數(shù)據(jù)中分析城市風險并及時上報;韌性決策分析模型，為政府災情信息發(fā)布和城市治理提供決策參考，提升決策準確性和及時性。

韌性決策層，根據(jù)時間劃分為事前決策、事中決策和事后決策。構建“事前預警、事中應急、事后反饋”的全周期城市社區(qū)風險決策模型，事前包括預案建設、規(guī)劃考核、應急科普、安全巡查和突發(fā)預警，事中包含預案執(zhí)行、風險評估、態(tài)勢預判、指揮調(diào)度和應急救援，事后為災情核查、物資分配、吸收調(diào)整、災情核查和韌性重估，全周期降低災害發(fā)生過程中造成的損失。

韌性協(xié)同，根據(jù)職能劃分為空間維度、組織維度、體制維度、技術維度、保障維度和文化維度。以此提升城市中組織結構的多維度協(xié)同，可應用到交通、醫(yī)療、水務、能源、環(huán)保、社區(qū)和公共服務等領域。

執(zhí)行體系設計上，采用PDCA循環(huán)體系實現(xiàn)韌性長效管理。PDCA循環(huán)是美國質(zhì)量管理專家沃特·阿曼德·休哈特（Walter A. Shewhart）首先提出的，由戴明采納、宣傳，獲得普及，所以又稱戴明環(huán)。全面質(zhì)量管理的思想基礎和方法依據(jù)就是PDCA循環(huán)。PDCA循環(huán)的含義是將質(zhì)量管理分為四個階段，即Plan（計劃）、Do（執(zhí)行）、Check（檢查） 和 Act（處理）。在質(zhì)量管理活動中，要求把各項工作按照作出計劃、計劃實施、檢查實施效果，然后將成功的納入標準，不成功的留待下一循環(huán)去解決。這一工作方法是質(zhì)量管理的基本方法，也是企業(yè)管理各項工作的一般規(guī)律。

3.2數(shù)據(jù)驅動的城市韌性管控系統(tǒng)實現(xiàn)

城市韌性管控系統(tǒng)需要一個韌性大腦，統(tǒng)籌管控城市韌性全生命周期，確保城市韌性可控、被管控以及韌性持續(xù)提升。

基于大數(shù)據(jù)、人工智能、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、移動計算的新一代城市韌性管控系統(tǒng)實現(xiàn)如圖3-3，采用成熟穩(wěn)定的分布式架構體系，深度機器學習引擎，微服務框架建立穩(wěn)定的底層基礎設施;設計管控體系的業(yè)務中臺、數(shù)據(jù)中臺;建立管理體系并對相關專業(yè)領域進行韌性管控;按需建立管控微應用群。

智能韌性管控組織體系實現(xiàn)

韌性管控的組織體系實現(xiàn)包括：1）數(shù)據(jù)加密、用戶管理、功能和數(shù)據(jù)權限管理、會話管理及數(shù)字簽名等一系列安全功能;2）對于運行的業(yè)務系統(tǒng)根據(jù)監(jiān)控策略監(jiān)控業(yè)務系統(tǒng)的訪問規(guī)則，訪問日志，數(shù)據(jù)操作，網(wǎng)絡安全等;3）根據(jù)職能和應用場景提供PC應用和移動端APP和微信小程序應用;4）韌性共建生態(tài)環(huán)境，多方聯(lián)盟聯(lián)動，共享韌性智慧，實現(xiàn)政府、企業(yè)、市民和韌性智庫四方共建智慧韌性城市生態(tài);5）智能感知和數(shù)據(jù)畫像。

智能韌性管控管理體系實現(xiàn)

韌性管控的管理體系實現(xiàn)包括：1）管理體系設計，設計城市韌性管控的管控機制、標準、規(guī)范、模型;2）專業(yè)領域管控，基于管理體系對專業(yè)領域管控，包括內(nèi)控、監(jiān)控、測算、分析等等;

智能韌性管控技術體系實現(xiàn)

韌性管控的技術體系由多個核心模塊組成：1）數(shù)據(jù)集成中心; 2）數(shù)據(jù)服務中心; 3）數(shù)據(jù)管控中心; 4）知識引擎; 5）數(shù)字孿生城市引擎; 6）韌性建模引擎，實現(xiàn)相互依賴性分析器、脆弱性檢測器、韌性分析器等等功能; 7）韌性感知引擎;8）韌性監(jiān)測引擎;9）功能恢復計劃和執(zhí)行工具等。通過多個功能融合為韌性城市大腦，完成韌性感知、韌性學習與建模、韌性評估、韌性決策、韌性協(xié)同與應用

智能韌性管控執(zhí)行體系實現(xiàn)

韌性管控的執(zhí)行體系以績效的手段促進城市韌性管控，將韌性管控的相關領導小組、推進小組、工作小組關聯(lián)起來，形成一套可持續(xù)有效執(zhí)行的執(zhí)行體系，保障持續(xù)的韌性提升。其主要包括：1）韌性流程設計;2）評價體系設計;3）韌性流程執(zhí)行與監(jiān)控;4）稽核與評價。

4、總結與展望

韌性城市建設是一個長期過程，需要建立長效管控機制，從組織體系、管理體系、技術體系、執(zhí)行體系四方面進行韌性管控。而新技術的發(fā)展也支持我們建立更好的長效城市韌性管控機制。本文初步探討了數(shù)據(jù)驅動與人工智能下的城市韌性長效管控機制，未來人工智能技術的發(fā)展，將實現(xiàn)更智慧的城市韌性感知、城市韌性學習、城市韌性行動、城市韌性決策。

參考文獻

[1] 李彤玥. 韌性城市研究新進展? 國際城市規(guī)劃? 2017年第5期

[2] 陸士濱. 關于復雜適應系統(tǒng)理論的城市規(guī)劃的幾點思考? 進出口經(jīng)理人 2016年第02期

作者簡介：胡佑安（1970年—），男，民族：漢，籍貫：湖南益陽，職務：副院長，學歷：本科，單位：湖南瀟湘大數(shù)據(jù)研究院

姜兵仁（1987年—），男，民族：漢，籍貫：江西撫州，職務：項目經(jīng)理，學歷：本科，單位：湖南瀟湘大數(shù)據(jù)研究院

基金項目：長沙市科技計劃項目經(jīng)費資助（kq20008002）

※通訊作者：胡佑安