優(yōu)化城市公共空間格局 提升應(yīng)急管理體系建設(shè)

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工作閑暇時(shí)，上海師范大學(xué)環(huán)境與地理科學(xué)學(xué)院教授於家總會(huì)帶著自己的孩子去家周?chē)膹V場(chǎng)、公園、綠地玩耍。孩子喜歡看公園中的花花草草，看螞蟻忙碌工作，看小鳥(niǎo)飛撲覓食。每當(dāng)這個(gè)時(shí)候，於家總會(huì)對(duì)孩子說(shuō)：“爸爸在計(jì)算機(jī)編程中也學(xué)習(xí)小螞蟻、小鳥(niǎo)尋找食物的聰明辦法，以后你要學(xué)會(huì)多思考，多向大自然學(xué)習(xí)。”其實(shí)，大自然和這些貼近我們生活的公共場(chǎng)所，正是於家的研究對(duì)象。

城市空間，這一看似空泛的概念，卻蘊(yùn)含著十分復(fù)雜的科學(xué)問(wèn)題，其科學(xué)管理與應(yīng)急體系的建立與我們國(guó)家的發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定息息相關(guān)。事實(shí)上，早在2019年11月29日習(xí)近平總書(shū)記在主持中央政治局第十九次集體學(xué)習(xí)時(shí)就強(qiáng)調(diào)，應(yīng)急管理是國(guó)家治理體系和治理能力的重要組成部分，承擔(dān)防范化解重大安全風(fēng)險(xiǎn)、及時(shí)應(yīng)對(duì)處置各類(lèi)災(zāi)害事故的重要職責(zé)，擔(dān)負(fù)保護(hù)人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全和維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定的重要使命。

在這一大背景下，於家從地理學(xué)視角出發(fā)，將城市空間優(yōu)化和應(yīng)急疏散避難決策建模這兩方面相結(jié)合，以解決城市安全防范和應(yīng)急管理中的一系列科學(xué)問(wèn)題。在優(yōu)化城市公共空間與構(gòu)建應(yīng)急管理體系的道路上，於家所從事科研工作的價(jià)值正在一步步得以實(shí)現(xiàn)。

以地理學(xué)為起點(diǎn)的科研之旅

有地而生，有理而存。一直以來(lái)，地理都是我們生活的根基。從小於家就受偉人“江山如此多嬌，引無(wú)數(shù)英雄競(jìng)折腰”的情懷影響。他于2000年高考后，如愿進(jìn)入了華東師范大學(xué)地理系地理科學(xué)師范班。大學(xué)時(shí)期，在接觸了多媒體地圖的神奇魅力后，他暗下決心，要為自己的專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)插上計(jì)算機(jī)技術(shù)的翅膀。

21世紀(jì)初，信息科學(xué)展現(xiàn)了迅速發(fā)展的態(tài)勢(shì)。在國(guó)家的號(hào)召下，於家考入了華東師范大學(xué)何積豐院士擔(dān)任院長(zhǎng)的全國(guó)第一批軟件學(xué)院，從原來(lái)的地理科學(xué)轉(zhuǎn)到了華東師范大學(xué)軟件工程專(zhuān)業(yè)。

2005年於家從軟件學(xué)院畢業(yè)時(shí)，軟件工程正是社會(huì)趨之若鶩的熱門(mén)專(zhuān)業(yè)，許多單位向他發(fā)出了邀請(qǐng)。在這種情況下，於家卻始終不忘初心，心無(wú)旁騖地考研，回到華東師范大學(xué)地理系成為吳健平教授的研究生。這期間，於家不僅學(xué)到了地理信息系統(tǒng)應(yīng)用方法與開(kāi)發(fā)技術(shù)，也開(kāi)始領(lǐng)悟地理信息科學(xué)的思想、感受地理信息科學(xué)的魅力。最為重要的是，吳健平教授的言傳身教，堅(jiān)定了於家把地理信息科學(xué)從“專(zhuān)業(yè)”上升為“事業(yè)”的決心。

為了能學(xué)到更多的前沿專(zhuān)業(yè)知識(shí)，於家在導(dǎo)師的推薦下，來(lái)到澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)院水土研究所接受聯(lián)合培養(yǎng)。在導(dǎo)師陳蕓研究員和夏澤翰（Shahbaz?Khan）教授的指導(dǎo)下，於家參與了澳大利亞政府的決策項(xiàng)目。在這一項(xiàng)目中，他們對(duì)墨累河流域的灌溉性農(nóng)田是進(jìn)行改造還是讓其退化，進(jìn)行了甄別和鑒定。導(dǎo)師不辭勞苦、認(rèn)真踏實(shí)的工作作風(fēng)和一絲不茍的研究精神，為於家樹(shù)立了勤奮而執(zhí)著的楷模形象?？梢哉f(shuō)，在跟隨導(dǎo)師陳蕓學(xué)習(xí)的一年半時(shí)間里，於家開(kāi)始了從“學(xué)生”到“學(xué)者”的轉(zhuǎn)型，為他后續(xù)的學(xué)術(shù)道路奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

獨(dú)辟蹊徑構(gòu)建公共空間應(yīng)急體系

城市公共空間是有節(jié)奏、有序列、有空間拓?fù)潢P(guān)系的。城市空間優(yōu)化與應(yīng)急疏散涉及城市應(yīng)急管理的預(yù)防、準(zhǔn)備、響應(yīng)、恢復(fù)等多個(gè)階段，要想建立完整的應(yīng)急體系，必須運(yùn)用多領(lǐng)域、多學(xué)科的交叉研究，而地理信息科學(xué)便是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵基底學(xué)科。

經(jīng)過(guò)多年在城市空間優(yōu)化與應(yīng)急疏散決策建模研究中深耕，於家厚積薄發(fā)，并提出了新的研究角度?！拔覈L試從地理學(xué)視角出發(fā)，將城市空間優(yōu)化與應(yīng)急疏散避難決策建模結(jié)合起來(lái)，解決城市安全防范和應(yīng)急管理中的一系列科學(xué)問(wèn)題。此前，應(yīng)急疏散決策領(lǐng)域的研究大多基于網(wǎng)絡(luò)模型、元胞自動(dòng)機(jī)模型、社會(huì)力模型或多智能體模型優(yōu)化應(yīng)急疏散的過(guò)程，而我的研究則是進(jìn)一步將城市用地和公共設(shè)施格局綜合優(yōu)化，還更多地考慮人群聚集風(fēng)險(xiǎn)和應(yīng)急疏散風(fēng)險(xiǎn)因素的影響，大幅降低安全風(fēng)險(xiǎn)，提高城市應(yīng)急管理能力?！膘都艺f(shuō)。在這一創(chuàng)新思維的基礎(chǔ)上，他開(kāi)展了大量的科研實(shí)踐。

一般來(lái)說(shuō)，大都市的開(kāi)放性公共空間，具有邊界開(kāi)放及內(nèi)部人群流動(dòng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，很難像封閉的景區(qū)或主題公園那樣，能對(duì)聚集人群進(jìn)行應(yīng)急疏散管理以及局面控制。而此時(shí)，如能有熟悉公共空間格局的引導(dǎo)人對(duì)疏散人群加以引導(dǎo)，則可以充分減小疏散人員的恐慌與騷亂，使聚集人群迅速撤離。於家說(shuō)：對(duì)于大都市開(kāi)放性公共空間而言，應(yīng)該統(tǒng)籌考慮公共空間內(nèi)外部的人群聚集情況及疏散風(fēng)險(xiǎn)。他認(rèn)為應(yīng)急疏散時(shí)，將人員引導(dǎo)到公共空間外部遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是結(jié)束，而將人群引導(dǎo)到安全的安置點(diǎn)才是疏散引導(dǎo)過(guò)程的終結(jié)。但是由于開(kāi)放性公共空間內(nèi)外部人群聚集的動(dòng)態(tài)變化大、聯(lián)動(dòng)效應(yīng)強(qiáng)，空間格局對(duì)疏散也有顯著影響，要及時(shí)地實(shí)現(xiàn)人員安全疏散存在很大難度。

為了攻克這一難題，於家在國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目“時(shí)空大數(shù)據(jù)支持下的大都市開(kāi)放性公共空間內(nèi)外一體化應(yīng)急疏散引導(dǎo)研究”支撐下，深入研究與規(guī)劃應(yīng)急疏散策略，包括與之密切相關(guān)的空間格局、安全設(shè)施、管理水平、引導(dǎo)人空間配置、疏散人員狀態(tài)及其行為特點(diǎn)等因素，優(yōu)化城市公共空間格局，提升應(yīng)急管理體系建設(shè)。他不僅采用隨機(jī)森林算法、經(jīng)典風(fēng)險(xiǎn)分析理論，構(gòu)建時(shí)空大數(shù)據(jù)支持下的大都市開(kāi)放性公共空間內(nèi)外人群聚集密度估算方法，還運(yùn)用多智能體模型和蟻群算法、粒子群算法等仿生學(xué)算法，構(gòu)建公共空間一體化應(yīng)急疏散引導(dǎo)方法，優(yōu)化疏散引導(dǎo)的策略及途徑。如今，於家團(tuán)隊(duì)已取得了上海市開(kāi)放性公共空間人群聚集風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的相關(guān)成果，并發(fā)表了理論文章。他們自主研發(fā)的模擬人群疏散引導(dǎo)的相關(guān)軟件，正在申報(bào)國(guó)家專(zhuān)利。

將研究成果扎根于社會(huì)

科研需要長(zhǎng)期堅(jiān)守。在於家看來(lái)，這份堅(jiān)守既是職責(zé)也是使命，更是對(duì)科研工作者的考驗(yàn)與淬煉。雖然國(guó)內(nèi)外已有比較好的數(shù)據(jù)獲取平臺(tái)，但這些平臺(tái)還是很難提供有效的專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)。為了獲取第一手科研數(shù)據(jù)，不管是炎夏還是寒冬，在室外長(zhǎng)達(dá)數(shù)十小時(shí)的數(shù)據(jù)采集，已是於家團(tuán)隊(duì)的工作常態(tài)。雖然勞苦，但只要能獲取準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)于他們來(lái)說(shuō)，這一切都是值得的。

多年來(lái)，於家和研究團(tuán)隊(duì)還將上海的靜安、徐匯、寶山等中心城區(qū)作為核心研究區(qū)，進(jìn)行了城市應(yīng)急避難場(chǎng)所選址、游憩空間格局優(yōu)化、土地利用潛在適宜性分析等研究，為城市發(fā)展藍(lán)圖提供了規(guī)劃支持。他們研究的成果，已經(jīng)在上海市城區(qū)發(fā)展中得到了應(yīng)用。

步履不停的科研之路

科研之路永無(wú)止境?，F(xiàn)如今，於家科研團(tuán)隊(duì)的腳步還走出上海，延伸到長(zhǎng)三角等地區(qū)。作為長(zhǎng)三角城市濕地生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站地理信息科學(xué)專(zhuān)業(yè)負(fù)責(zé)人，於家親歷了學(xué)生專(zhuān)業(yè)實(shí)習(xí)基地的建立，在青浦金澤鎮(zhèn)和浙江德清縣等地，他多次帶隊(duì)指導(dǎo)本科生野外實(shí)習(xí)。他指導(dǎo)的本科生、研究生還屢屢在國(guó)際、國(guó)內(nèi)專(zhuān)業(yè)大賽中獲獎(jiǎng)。

通過(guò)多年的研究開(kāi)拓，於家及其團(tuán)隊(duì)在國(guó)內(nèi)外樹(shù)立了知名度，他們提出的疏散預(yù)動(dòng)作時(shí)間估算、晝夜人口分布估算、應(yīng)急疏散決策框架等成果得到了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛認(rèn)可，并被中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所、香港中文大學(xué)及英國(guó)拉夫堡大學(xué)、美國(guó)俄亥俄州立大學(xué)、美國(guó)康涅狄格大學(xué)等國(guó)內(nèi)外頂尖高?；蜓芯繖C(jī)構(gòu)的學(xué)者采用，獲得了很好的應(yīng)用效果和學(xué)術(shù)評(píng)價(jià)。

現(xiàn)如今，於家及其科研團(tuán)隊(duì)正積極投身上海市第一次自然災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)普查中，面對(duì)未來(lái)的地震、洪澇等災(zāi)害，於家團(tuán)隊(duì)將著力開(kāi)發(fā)城市空間優(yōu)化模型及應(yīng)急決策模型，為城市風(fēng)險(xiǎn)防范和應(yīng)急響應(yīng)提供科學(xué)支撐。他們還將進(jìn)一步耦合空間智能和地球大數(shù)據(jù)技術(shù)，研發(fā)城市居民區(qū)和公共空間一體化疏散引導(dǎo)和應(yīng)急物資調(diào)度決策模型，為構(gòu)建城市智慧應(yīng)急系統(tǒng)提供解決方案與科學(xué)智庫(kù)。

哲人說(shuō)：人的知識(shí)好比一個(gè)圓圈，圓圈里面是已知的，圓圈外面是未知的。你知道得越多，圈內(nèi)越大，你不知道的圈外也就越多?？茖W(xué)無(wú)止境，需要在扎實(shí)基本功的基礎(chǔ)上，一步步走向尖端。在於家看來(lái)，只有沉下心來(lái)做學(xué)問(wèn)，才能真正造福于社會(huì)。展望未來(lái)，於家還將努力踐行自己的科研使命，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)將成果落地到祖國(guó)乃至世界更多地方。

（責(zé)編：張聞）