城市韧性空间设计 | 吴志强 冯凡 鲁斐栋 杨婷 甘惟 | 时代建筑2020年第4期
城市韧性空间设计
Space Design for Urban Resilience
吴志强 冯凡 鲁斐栋 杨婷 甘惟
WU Zhiqiang, FENG Fan, LU Feidong, YANG Ting, GAN Wei
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1 引言
高速发展时期城市面临越来越多的灾难冲击，2003年的“SARS”病毒、2008年的汶川大地震、2020年的新冠病毒暴发[1-2]，冲击强度从区域到国家范围再到全球不断升级，城市要能够总结一套应对冲击和突发性灾害的韧性空间设计方法以应对不可预知的未来[3]。所幸我们进入了“大、智、移、云、链”的智能时代，本次疫情冲击能够让我们全息掌握灾难的强度、过程，深入认识其机理，思考并探究以应对冲击为目标的城市韧性空间设计，并进行相应的系统性准备。
2 韧性设计的技术前提：灾难空间及其机理的快速识别
将各大城市受灾人员在空间的分布与城市各时段空间热力分布进行叠合[4-6]，可以发现与日间热力相比，夜间热力与疫情分布有更高的对应性。这与中国的家庭文化有密切关联，大量病例出现家庭关联性就是一种证明。其次，城市的热力日夜波动区域病例概率小，说明“高集聚性”比“高流动性”对于疫情发展有更强的推动作用。
武汉、深圳、上海、广州四城市白天、晚上热力图与疫情空间场所分布示意图
家庭在疫情传播中是一个最敏感的城市空间单元，因为几乎没有人在夜间睡觉的时候戴口罩，尤其在都市高密度住区中，家庭成员几乎很少是一人一间的居住形式，因此任何把空间单位放大到整个城市的空间防疫设计处理手段，效果并不会特别明显。而在人与人的长期交往中，家庭和社区成为疫情传播最关键的空间尺度。从世界各地封闭城市、封闭社区空间及封闭家庭单元的效果对比，可以反复证明面对灾难，空间的精度决定了空间设计的有效性。
3 韧性设计的细部关键：生命安全的最后一米
灾难空间设计的精髓在于人本空间的设计。本次疫情是城市各项设计的试金石，过往很多城市沉迷于大而无当的城市形象空间，而灾难的巨大冲击又把城市空间的规划设计倒逼回城市设计的本源，即设计的品质关键在于“生命安全的最后一米”。
同时，相比于传统的经验式应急设计，“大、智、移、云、链”时代所拥有的技术为生命安全最后一米的精准应急设计提供了保障，可以通过对个体数据的全方位快速感知，实现 “个人—空间—疫情”的信息追踪，深入研究疫情的空间传播特征及其演化机理，为精准应急设计提供支撑。
4 韧性设计的空间细化：低耗有效的民间创造
城市空间设计长期被阳春白雪的建筑审美所束缚，而灾难中来自于民间对于城市内部与外部空间的分割手法，就像当时城市设计被文丘里的一本《向拉斯维加斯学习》所倡导的一样，建筑师和规划师在面对自己和家人生命安全的时候，睁开双眼看到了来自民间的最简洁、指向性明确的空间设计手法。《敦煌变文集·燕子赋》有云“人急烧香，狗急蓦墙”，这里所说的狗急跳墙这一行为本质上是完成了墙内外部空间的穿越。而在上海疫情期间，社区采用的快速分栏的空间处理手段，以最小的代价、最快的速度完成了城市空间与社区空间的分割。这让我们看到了城市社区内外空间如何以最快的速度进行空间处理和分割，我们称之为“人急也会造栏”，以如此简单的办法完成空间设计与实施，这是我们这些职业城市设计师和规划师所不能的。城市空间的分割设计手段和美学被重新定义：城市韧性空间设计就是以最少的手段和最小的代价完成城市空间需求。
上海疫情期间城市街道的民间智慧
5 韧性设计的空间类型与理性应对
5.1 疫情应对空间类型划分
上海等城市相关疫情病例的分布显示其中50%与社区相关，社区成为防疫第一空间；其次为商场和交通等高集聚空间，是防疫的第二空间。多城市大数据POI比对后发现，除社区外，城市高集聚场所空间与疫情分布高度相关。大型商场、大型餐饮服务场所，这些场所是城市繁荣的核心所在。但当灾难来临之时，这些人流高密度的场所，则会产生同样巨大的反作用力。
上海疫情空间场所分布
返回空间原点可以发现，武汉华南海鲜市场与汉口火车站形成高集聚空间与高流动空间的叠加，加速了疫情扩散也印证了上述认知。
武汉华南海鲜市场与汉口火车站关系
5.2 社区空间应加强全能型智慧家居系统的研发
重大疫情灾害给世界带来巨大冲击，迫使居家办公成为常态，同时催生了居家交流、居家运动等多方面需求，未来住宅建筑将不仅仅是人们生活起居场所，更应是一个能够满足工作、生活、社交的全能型智慧化系统。
5.3 高集聚场所空间线上运行预案是应对冲击的必备锦囊
一刀切地关闭高集聚场所空间和维持这些场所的正常运营，无疑都不是最佳选择。这就要求城市在空间的治理过程中，建立健全人流高集聚空间使用功能的线上运行预案，如业务线上化、配送无接触化等，保证线下线上精确转场，实现城市活力核心的灾时正常运转。
6 传统智慧启迪时空韧性统筹
6.1 传统智慧启迪时空韧性统筹
从总体上来看，新冠疫情分布在传播性和危害性两方面，均呈现明显的三圈层结构：核心圈层——武汉市；重点圈层——湖北省（除武汉）；外围圈层——其他省份。数据显示武汉、湖北（除武汉）以及湖北以外的其他省份的疫情致死率基本呈现从核心区到外围城市呈倍率递减特征，随着时间的延长疫情致死率圈层特性始终如一。各圈层死亡占比相对恒定，表明各圈层特性由疫情深入程度决定，圈层特征的本质内涵，即为疫情深入程度的时间特性。
新冠疫情时空圈层分布示意图
新冠疫情传播的时间恰为春运，这也是产生全国性传播的重要因素，所以空间问题必须还原到时间层面才会产生更深刻的认知[7-8]。
城市设计考虑的并不只是空间问题，时间问题也同样重要。城市空间设计不能只把空间作为对象，也应该把时间作为工作对象。城市韧性设计的时间维度和空间维度同等重要[9]。本次疫情发生于除夕前后，中华民族作为一个数千年延续不断的文明，千百年来，中国城乡在此时段上有特别的空间卫生处理方法，例如除夕前的大扫除、给儿童老人添置新衣、用烟火祛瘟驱疫的手段，传统智慧都在启迪现代城市设计进行时空韧性统筹。
6.2 “空间换时间、时间换设施、设施换生命”是韧性设计的主线逻辑
在疫情不可避免的前提下，应急防疫的韧性本质在于充足的设施保障和资源供给消化疫情，避免产生设施挤兑或者压力过载从而错失防控时机而变为灾难。
因此，空间韧性设计应对疫情冲击的最好方法是以“空间换时间、时间换设施、设施换生命”，即首先通过预留充分应急空间为疫情防控争取宝贵时间，其次在这些宝贵的时间内准备更多的医疗设施，最后通过充足的医疗设施配置保障人民的生命安全，最终实现疫情缓释始终控制在设施承载力范围内从而避免灾难化。在这个过程中社区尺度的空间设计成为核心关键，高效有序的基层社区空间的良好运转是城市整体抗疫的重要保障，新冠疫情下，中国多个城市采用了空间网格化的精细管理手段，有效地减少了人群聚集，阻碍了病毒蔓延。
设施承载力与疫情暴发趋势关系示意图
7 平战结合的“城市家园”空间设计
7.1 “城市家园”是“空间换时间”应对冲击的最小生存单元
自然界的生命不会把资源故意浪费在大量运输上，它的基本生命运行过程，是一个最小的能耗单元。针对城市生命体的发展规律和需求，笔者在2017年的北京城市副中心规划中首次提出了“城市家园”模式这一概念，通过职、住、休、教、医、商等多元功能平衡配置，实现功能精细布局，满足居民即时的需求响应，也就是说未来的城市家园将在十五分钟邻里范围内打造功能混合便捷的社区综合体，可以解决就学、游戏、求医、购物、休闲健身、养老等基本生活需求，拥有一个步行安全便捷的生活网络，能够让居民感觉到舒心、体贴的基本生活需求服务[10-11]。一方面，它将城市划分为一个个民生共享的“家园”，把日常能源、时间、距离上的消耗划到一个最小单元，对其治理的提升可以大规模地降低城市的能耗并提升城市人居品质；另一方面，城市内部本身并没有边界，某种程度上为病毒的传染创造了合理的机会，城市家园通过形成满足城市人聚居生活的基本单元，在保持城市生命力的前提下，建立了一个合理的防疫空间单元，可以有效阻断病毒在城市内部的大面积传播。
城市家园的多元平衡功能配置示意图
7.2 “城市家园”体系建立与精准治理相结合增强生命韧性
城市家园作为疫情冲击过程中构筑城市防疫的基本单元，可通过城市治理提升防疫能力，增强城市的生命韧性，核心是通过以家园为单位的医疗设施布局以及疫情应急防控治理体系的构建实现城市防疫能力的提升。构建“分级诊疗”的家园基础，将社区分散诊断与医院集中治疗适当分离，避免人群在医院盲目汇集造成交叉感染；疫情应急防控治理则形成自组织的最小城市治理单元，提供疫情期间的预防、隔离、治疗和援助服务。城市空间治理体系与能力的现代化将通过回归“城市家园”这一基本居住单元，实现保障城市抵御外来冲击的底线能力。
城市家园中心体系结构示意图
7.3 零接触空间设计
在“城市家园”体系内重视零接触空间预留与设计，例如城市无人超市、快递等零接触基础服务设施的配备（社区）；进行无人机低空飞行区规划与设计，在灾难冲击时期实现物资无人传输与补给。
8 空间设计科学应对疫情的技术支撑
“大、智、移、云、链”时代，智能技术是实现精细化空间设计的重要手段[12-14]，但是运用智能技术进行应对疫情的空间设计不仅仅是简单的在空间尺度上的细化，更重要的是遵循城市发展规律，做到快速的感知、判断、反应与自主学习[15]，通过空间的精细化设计提高防疫的精准性、快速性和有效性。
面向疫情的智能治理技术主要包括检验和显现、预测和模拟两个方面：
（1）检验和显现
借助大数据、人工智能等技术，建立全球、城市、社区等多尺度的疫情空间数据感知[11]、收集与可视化，保障疫情信息的公开透明。在城市与社区层面，完成疫情传染源的空间分布、疫情传播的空间路径、易感人群的空间分布等数据感知，呈现疫情分布的空间特征，实现全方位的疫情时空的信息追踪。重点识别疫情传播的危险区域，监测疫情高危地区、易感染（特殊）人群以及相关的公共事件，对疫情不同阶段的动态进行实时监测与预警。
新冠病毒全球疫情信息实时监测
（2）预测和模拟
空间设计应该通过智能预测与推演，把握疫情数据模型的演进规律，重点形成积累数据、智能分类、深度学习[16]、挖掘规律、面向未来的智能模拟循环推演，预测疫情发展的高潮和低谷，并把这些成果应用于区域、城市、社区等不同尺度的空间治理，为城市公共资源的分配提供重要依据。比如，笔者团队基于不同的防疫抗议策略，结合防疫宣传、交通停运、患者隔离、住区封闭和测温监控等五类干预措施，对武汉市的疫情传播进行了推演模拟，发现公共卫生干预措施会对控制流行病的空间传播范围产生巨大的作用，并且越早进行干预，对疫情传播的控制效果越显著，这也为防疫政策制订提供了支撑。
武汉市疫情空间传播的模拟推演
9 结语
应对灾害的城市空间韧性设计是城市空间规划设计的基础，也是设计学科需要关注的核心方向，其关键在于在灾难空间及其机理快速识别、寻找设计有效性的理性依据基础上，通过城市空间设计手法以最少的手段和最小的代价应对城市空间需求。在“大、智、移、云、链”的智能时代，城市空间设计有了更好的工具与手段，应该准确把握灾难过程中空间的人本需求，以疫情空间精准预测和推演所揭示的规律为导向，科学理性地开展城市韧性空间设计。
（图片来源：文章配图均由作者提供。作者自绘、中国疾控中心宣传图、北京副中心总体城市设计综合方案、智能城市知识服务平台http://icity.ikcest.org/content/covid19map、叶锺楠绘制摄影：王伟强教授、）
参考文献：
[1] 胡碧松，龚建华，周洁萍，孙麇，杨荔阳，夏宇，IBRAHIM Abdoul Nasser.疾病传播输入输出流的时空特征分析——以北京SARS流行为例[J].中国科学：地球科学，2013，43（09）：1499-1517.
[2] 张旭，霍爱梅，姚晓丽，方立群，曹务春.空间分析技术在研究传染病时空传播规律中的应用[J].测绘与空间地理信息，2015，38（07）：79-81.
[3] 吴志强.论新时代城市规划及其生态理性内核[J]. 城市规划学刊，2018（03）：19-23.
[4]吴志强，叶锺楠.基于百度地图热力图的城市空间结构研究——以上海中心城区为例[J].城市规划，2016，40（04）：33-40.
[5] KANG C G, LIU Y, M A X J,Wu L. Towards Estimating Urban Population Distributions from Mobile Call Data[J].Journal of Urban Technology, 2012 (4).
[6] SHOVAl N. Tracking technologies and urban analysis[J].Cities, 2008(1): 21-28.
[7] 薛付忠，王洁贞.基于Iwao-m生态模型的疾病空间分布动态模型——疾病的空间分布动态模型研究(二)[J].数理医药学杂志，2000（01）：3-5.
[8] 金思辰，陶煜波，严宇宇，戴浩然.基于多维时空数据可视化的传染病模式分析[J].计算机辅助设计与图形学学报，2019，31（02）：241-255.
[9] 吴志强，刘朝晖. “和谐城市”规划理论模型[J]. 城市规划学刊，2014（03）：12-19.
[10] 吴志强，李欣，郭子渊，等.北京城市副中心公共服务设施创新规划模式[J].北京规划建设，2019（02）：20-23.
[11] 吴志强.“人居三”对城市规划学科的未来发展指向[J]. 城市规划学刊，2016（06）：7-12.
[12] MEIJER A, BOLIVAR, MPR. Governing the smart city: a review of the literature on smart urban governance[J].INTERNATIONAL REVIEW OF ADMINISTRATIVE SCIENCES, 2016, 82(2): 392-408.
[13] BANACH M, TALAŚKA T, DALECKI J, etal. New technologies for smart cities - high - resolution air pollution maps based on intelligent sensors[J].Concurrency and Computation: Practice and Experience,2020,32(13).
[14] WU Z Q, PAN Y H, YE Q M, KONG L Y. The City Intelligence Quotient (City IQ) Evaluation System: Conception and Evaluation[J]. Engineering[J]. 2016, 2(2):196-211.
[15] 戴伟辉.情景感知与情感智能:通往智慧城市的智慧之门[J].上海城市管理，2012，22（04）：29-32.
[16] 熊熊，张瑾怡.区块链技术在多领域中的应用研究综述[J].天津大学学报（社会科学版），2018，20（03）：193-201.
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完整深度阅读请参见《时代建筑》2020年第4期 第五代中国建筑师 吴志强、冯凡、鲁斐栋、杨婷 甘惟《城市韧性空间设计》，未经允许，不得转载。
作者单位：同济大学建筑与城市规划学院、同济大学创意设计学院
作者简介：吴志强，男，同济大学建筑与城市规划学院 院士，教授，博士生导师；冯凡，男，同济大学建筑与城市规划学院 博士研究生；鲁斐栋，男，同济大学建筑与城市规划学院 博士研究生；杨婷（通讯作者），女，同济大学建筑与城市规划学院 博士后研究员；甘惟，男，同济大学建筑与城市规划学院 博士研究生
基金项目：中国工程院咨询研究项目《推进城市治理体系和治理能力现代化（2035）》（2019-XY-036）
中国工程院咨询研究项目《国家治理现代化中城市现代治理体系与能力创新战略研究》（2019-XZ-64）
中国工程院院地合作项目《长三角全球科创集群的发展战略研究》（2019-SH-XZ-4）
[1] 吴志强、冯凡、鲁斐栋、杨婷、甘惟.城市韧性空间设计[J]. 时代建筑，2020（4）：84-89.
[2] 张宇星.终端化生存:后疫情时代的城市升维[J]. 时代建筑，2020（4）：90-93.
[3] 邓琳爽、王兰.突发公共卫生事件中的替代性护理场所规划及改造策略[J]. 时代建筑，2020（4）：90-93.
[4] 张姗姗、刘艺、武悦.应对突发公共卫生事件的医院建筑协同更新[J]. 时代建筑，2020（4）：99-103.
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本期杂志责任编辑：戴春、王秋婷
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