數(shù)據(jù)驅(qū)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(jī)制，長期持續(xù)的對城市韌性進(jìn)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(shù)體系、執(zhí)行體系框架和實(shí)現(xiàn)，為我國城市韌性提升建立管控的機(jī)制和管控手段的參考實(shí)現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：韌性提升; 管控機(jī)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(zāi)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(zāi)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(jì)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(quán)威專家又在擔(dān)心新的疫情和相關(guān)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(jī)。

中國改革開放以來，經(jīng)濟(jì)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(dá)到63.9%。如何應(yīng)對災(zāi)害和不確定性已成為我國城鎮(zhèn)化進(jìn)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(chǔ)設(shè)施、城鄉(xiāng)社區(qū)、整個城市、城市群、整個國家、甚至全球等復(fù)雜系統(tǒng)應(yīng)對自然或人為災(zāi)害的能力，提升全社會的公共安全應(yīng)急能力和風(fēng)險管理水平，“韌性管理” 、“韌性工程” 和“韌性科學(xué)”等概念、理論和方法正成為管理學(xué)、工程學(xué)、城市規(guī)劃、信息科學(xué)、自然科學(xué)和社會科學(xué)等領(lǐng)域的研究和實(shí)踐熱點(diǎn)。

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

韌性城市建設(shè)是一個長期過程，需要建立管控機(jī)制，對城市韌性提升進(jìn)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(yīng)對災(zāi)害風(fēng)險的治理水平?，F(xiàn)行的應(yīng)急體系建設(shè)規(guī)劃主要針對公共突發(fā)事件發(fā)生后的應(yīng)急救援，側(cè)重于災(zāi)后的恢復(fù)和建設(shè)。相對于現(xiàn)行的應(yīng)急體系建設(shè)規(guī)劃，韌性城市規(guī)劃不僅強(qiáng)調(diào)要提高城市系統(tǒng)的自身抵御能力，同時要增強(qiáng)全周期預(yù)警和應(yīng)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(shè)框架中，以提高城市應(yīng)對風(fēng)險能力為主要目標(biāo)，以增加城市競爭力為核心，以加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施和災(zāi)后重建為突破口，以景觀整合方式實(shí)現(xiàn)彈性的防災(zāi)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)為關(guān)鍵策略，規(guī)劃在工程、經(jīng)濟(jì)、社會、組織等幾個方面推進(jìn)了紐約“韌性”城市的建設(shè)。日本在韌性城市上建設(shè)上開展了強(qiáng)韌化的規(guī)劃，包括硬性指標(biāo)和彈性指標(biāo)，硬性指標(biāo)指基礎(chǔ)設(shè)施的耐震化和維護(hù)，如建筑和基礎(chǔ)設(shè)施的耐震化率，河道、沿海堤防的維護(hù)率，生命線系統(tǒng)的災(zāi)時功能保障率，交通體系的災(zāi)時功能保障率等。彈性指標(biāo)主要是計劃制定、應(yīng)急保障、災(zāi)前準(zhǔn)備和預(yù)警，具體包括災(zāi)害圖發(fā)布，暴雪、暴雨預(yù)測正確率，應(yīng)急食物充足率，防災(zāi)訓(xùn)練實(shí)施率，企業(yè)業(yè)務(wù)持續(xù)性計劃制定率，以及各設(shè)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(shè)，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(qiáng)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(yù)計到到2025年，韌性城市評價指標(biāo)體系和標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)層”3個層次結(jié)構(gòu)構(gòu)建典型城市氣候變化適應(yīng)能力評價指標(biāo)體系，從基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展、經(jīng)濟(jì)應(yīng)對能力、公共服務(wù)水平和環(huán)境保障等方面進(jìn)行規(guī)劃，以提升城市應(yīng)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(shè)韌性管控的組織體系、管理體系、技術(shù)體系、執(zhí)行體系，從而為實(shí)現(xiàn)城市韌性戰(zhàn)略目標(biāo)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(guān)領(lǐng)導(dǎo)小組、推進(jìn)小組、工作小組。韌性管控組織體系里面的角色主要包括：領(lǐng)導(dǎo)決策層、專家咨詢層、IT支持層、管控機(jī)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(jī)制、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、模型。涵蓋實(shí)現(xiàn)韌性城市的方方面面，如韌性交通、韌性公共服務(wù)、韌性能源、韌性基礎(chǔ)設(shè)施、韌性政務(wù)、韌性教育、韌性社區(qū)、韌性醫(yī)療、韌性環(huán)保、韌性水務(wù)等領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)模型、標(biāo)準(zhǔn)流程、管理機(jī)制、應(yīng)對方案等等。

韌性管控的技術(shù)體系主要指城市韌性管控的信息化解決方案，用于實(shí)現(xiàn)韌性感知、韌性學(xué)習(xí)與建模、韌性評估、韌性決策、韌性協(xié)同與應(yīng)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(shè)、管理三大階段的相關(guān)執(zhí)行規(guī)則與標(biāo)準(zhǔn)，建立反饋調(diào)整的機(jī)制，根據(jù)實(shí)施效果的正反饋和負(fù)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(qū)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(shè)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(shí)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(jìn)智慧韌性城市建設(shè)，市民積極參與基層自治，韌性智庫和企業(yè)開展產(chǎn)學(xué)研合作，群智群策，為政府提供決策建議，實(shí)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(shè)計上，構(gòu)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(wù)水平，預(yù)防災(zāi)害發(fā)生，保障城市在災(zāi)害下城市的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，建設(shè)內(nèi)容包括韌性交通、韌性公共服務(wù)、韌性能源、韌性基礎(chǔ)設(shè)施和韌性政務(wù)的管理體系;面向市民層面，重在提升民生服務(wù)和生態(tài)宜居水平，保障市民的基礎(chǔ)生活，建設(shè)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(wù)等的管理體系。

技術(shù)體系設(shè)計上，如圖3-2所示，設(shè)計韌性城市大腦，完成韌性感知、韌性學(xué)習(xí)與建模、韌性評估、韌性決策、韌性協(xié)同與應(yīng)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(shè)，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(shí)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(zāi)害和疫情狀況，將韌性元素融入智慧感知中，對數(shù)據(jù)進(jìn)行歸類交叉分析，對氣候變化、自然災(zāi)害和地質(zhì)災(zāi)害等情況進(jìn)行動態(tài)更新，提升政府和人民對自然風(fēng)險的感知力。

韌性建模層，根據(jù)功能分為韌性基礎(chǔ)算法模型、韌性智能認(rèn)知模型和韌性決策分析模型。韌性基礎(chǔ)算法模型，利用大數(shù)據(jù)、機(jī)器學(xué)習(xí)和數(shù)字孿生等算法對數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理，提取風(fēng)險信息;韌性智能認(rèn)知模型，實(shí)時的數(shù)據(jù)采集構(gòu)建風(fēng)險識別模型、監(jiān)控預(yù)警模型、響應(yīng)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(gòu)數(shù)據(jù)中分析城市風(fēng)險并及時上報;韌性決策分析模型，為政府災(zāi)情信息發(fā)布和城市治理提供決策參考，提升決策準(zhǔn)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(gòu)建“事前預(yù)警、事中應(yīng)急、事后反饋”的全周期城市社區(qū)風(fēng)險決策模型，事前包括預(yù)案建設(shè)、規(guī)劃考核、應(yīng)急科普、安全巡查和突發(fā)預(yù)警，事中包含預(yù)案執(zhí)行、風(fēng)險評估、態(tài)勢預(yù)判、指揮調(diào)度和應(yīng)急救援，事后為災(zāi)情核查、物資分配、吸收調(diào)整、災(zāi)情核查和韌性重估，全周期降低災(zāi)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(shù)維度、保障維度和文化維度。以此提升城市中組織結(jié)構(gòu)的多維度協(xié)同，可應(yīng)用到交通、醫(yī)療、水務(wù)、能源、環(huán)保、社區(qū)和公共服務(wù)等領(lǐng)域。

執(zhí)行體系設(shè)計上，采用PDCA循環(huán)體系實(shí)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(chǔ)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(shí)施、檢查實(shí)施效果，然后將成功的納入標(biāo)準(zhǔn)，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(qū)動的城市韌性管控系統(tǒng)實(shí)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(shí)現(xiàn)如圖3-3，采用成熟穩(wěn)定的分布式架構(gòu)體系，深度機(jī)器學(xué)習(xí)引擎，微服務(wù)框架建立穩(wěn)定的底層基礎(chǔ)設(shè)施;設(shè)計管控體系的業(yè)務(wù)中臺、數(shù)據(jù)中臺;建立管理體系并對相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域進(jìn)行韌性管控;按需建立管控微應(yīng)用群。

智能韌性管控組織體系實(shí)現(xiàn)

韌性管控的組織體系實(shí)現(xiàn)包括：1）數(shù)據(jù)加密、用戶管理、功能和數(shù)據(jù)權(quán)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(yùn)行的業(yè)務(wù)系統(tǒng)根據(jù)監(jiān)控策略監(jiān)控業(yè)務(wù)系統(tǒng)的訪問規(guī)則，訪問日志，數(shù)據(jù)操作，網(wǎng)絡(luò)安全等;3）根據(jù)職能和應(yīng)用場景提供PC應(yīng)用和移動端APP和微信小程序應(yīng)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(shí)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(shí)現(xiàn)

韌性管控的管理體系實(shí)現(xiàn)包括：1）管理體系設(shè)計，設(shè)計城市韌性管控的管控機(jī)制、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、模型;2）專業(yè)領(lǐng)域管控，基于管理體系對專業(yè)領(lǐng)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(shù)體系實(shí)現(xiàn)

韌性管控的技術(shù)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(wù)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(shí)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(fù)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(xué)習(xí)與建模、韌性評估、韌性決策、韌性協(xié)同與應(yīng)用

智能韌性管控執(zhí)行體系實(shí)現(xiàn)

韌性管控的執(zhí)行體系以績效的手段促進(jìn)城市韌性管控，將韌性管控的相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)小組、推進(jìn)小組、工作小組關(guān)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(shè)計;2）評價體系設(shè)計;3）韌性流程執(zhí)行與監(jiān)控;4）稽核與評價。

4、總結(jié)與展望

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

參考文獻(xiàn)

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

[2] 陸士濱. 關(guān)于復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論的城市規(guī)劃的幾點(diǎn)思考? 進(jìn)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(wù)：副院長，學(xué)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(wù)：項目經(jīng)理，學(xué)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(fèi)資助（kq20008002）

※通訊作者：胡佑安