免疫学视角下的免疫城市模型和规划策略研究
本文为《城乡规划》2020年期刊以飨读者的第 42 篇论文
摘要
2019 年末暴发的新冠疫情不仅导致了巨大的社会经济损失，也对城市治理能力提出了严峻挑战。现代城市规划作为政府干预公共卫生的手段和方法，如何在空间规划领域加强传染病防治并提升城市的空间免疫能力，成为该领域的重要议题。
本文在梳理了免疫城市、传染病防治、健康城市规划和城市综合防灾规划既有研究的基础上，从病毒（抗原）和免疫（抗体）这一结构视角出发，构建空间规划和免疫生物学跨学科的研究框架，建立了免疫城市模型。
结合监测预警、反应救护、记忆学习的免疫系统运行机制和传染病防治措施，提出了免疫评估、免疫空间规划和免疫制度确立的免疫城市规划策略体系，为将传染病防治纳入城市综合防灾规划提供了理论支撑。
作 者
韩胜发 上海同济城市规划设计研究院有限公司副所长，高级工程师
李继军 上海同济城市规划设计研究院有限公司所长，教授级高级工程师（通讯作者）
吴 虑 上海同济城市规划设计研究院有限公司工程师
1904 年 6 月，《柳叶刀》杂志刊登了第一篇关于免疫城市研究的文章——《论上海市的鼠疫免疫》。
之后，1904 年、 1906 年、1913 年分别有三篇文献陆续讨论了印度马德拉斯市的鼠疫免疫现象。
在印度全国大规模暴发鼠疫的情况下，较之于其他人口规模、对外贸易规模、感染人群输入量和人员流动量类似的城市，马德拉斯市却没有暴发鼠疫，也没有大量的人员死亡。
针对马德拉斯市这一整体免疫现象，文献分析了人员流动管制、灭鼠、给排水、公共卫生和气候条件等城市治理、规划管控和自然环境方面的因素，给出了该城市对鼠疫免疫的解释，由此开启了从空间规划的角度思考免疫城市建设的篇章。
秉承现代城市规划关注公共健康和卫生防疫的初心，如何在空间规划领域加强传染病防治并提升城市的免疫能力，成为空间规划改革和编制的重要议题。
现代城市规划是为了应对恶劣的城市公共卫生和传染病疫情防治问题而诞生的应用型学科。
1831—1832 年，英国暴发的霍乱推动了英国第一部《公共卫生法》的颁布，通过控制街道宽度、建筑高度和空间布局来干预和改善城市公共卫生；与英国工业革命进程相伴的是人口急剧扩张和城市过度拥挤，导致了诸多公共健康问题。
1898 年霍华德提出了“田园城市”理论，以分散发展的思路来解决城市蔓延和环境污染所带来的健康问题和社会问题；1904 年印度鼠疫暴发，人们发现了免疫城市现象并对其展开相关研究；20世纪 80 年代，世界经济萧条导致人居环境恶化、社会排斥加剧，公共健康受到严峻的挑战，世界卫生组织（WHO）发起健康城市运动。
这些理论和实践说明，传染病防治等重大公共卫生事件是推动现代城市规划发展的重要动力之一。
然而，目前的空间规划在传染病疫情防治方面存在如下问题。
首先，城市综合防灾规划缺乏与传染病防治有关的内容，目前仅包含防洪、消防、人防、抗震、防地质灾害，这导致在重大疫情面前空间规划作用和责任缺位；
其次，医疗卫生专项规划重点关注医疗资源总量预测、服务体系建设、医疗资源利用效率的提升、基层医疗机构的配置等，缺乏对传染病防治空间对策的研究；
最后，既有的健康城市规划研究重点关注慢性非传染性疾病，缺乏对急性突发传染病的空间对策研究。基于空间规划存在的问题和频频暴发的传染病疫情，完善空间规划中的传染病防治内容已经迫在眉睫。
本研究基于空间规划和传染病防治交织演进的历史渊源，从防控病毒传播（抗原）和提升免疫力（抗体）的结构性视角出发，构建空间规划和免疫生物学跨学科的研究框架，结合监测预警、反应救护、记忆学习的传染病防治措施和免疫系统运行机制，以增强城市免疫力和建设免疫城市为目标，提出对免疫城市进行免疫评估、规划免疫空间和确立免疫制度的策略。
01
国内外免疫城市的相关研究综述
研究从免疫生物学和空间规划两个学科中的免疫城市、免疫理论、健康城市规划和城市综合防灾规划四个领域进行了文献综述。
1.1 免疫城市研究的起源、现状和问题
1904—1913 年，《柳叶刀》和《印度医学报》发表了四篇文章，对上海市和马德拉斯市具有的鼠疫免疫能力进行解释，内容包括：人员流动管制、灭鼠行动、公共卫生条件、给排水设施、天气条件、住宅状况。其采取的控制感染源、传播途径和易感人群的传染病防治措施，体现了从城市治理、基础设施建设、交通管控等规划领域思考免疫城市的理念。
尔后，相关学者对影响 SARS 传播的人群的行为和气候因素进行了探讨，人群行为因素包括人口密度、活动频率、年龄结构、居住地和就业地通勤关系 ；气候条件包括天气条件、污染指数、紫外线强度 。
上述研究提出了免疫城市现象并给出了初步解释，同时对传染病的传播条件和途径进行了探讨，但对免疫城市的研究缺乏系统性和连续性，未能提出完整的免疫城市研究框架和方法，也缺乏与空间规划的衔接。
1.2 免疫生物学理论在空间规划领域的应用
免疫理论在空间规划领域的应用涉及城市产业发展、空间格局模拟、生态系统承载力计算和城市危险源控制。
城市免疫是指面对各种类型的“城市病”所具备的抵御风险和解决问题的能力，其免疫能力在城市的不同系统中具有差异性。
在产业发展方面，提出城市免疫力是指城市本身须具备自我更新和完善的能力，城市免疫力研究有助于城市应对产业发展风险。
在空间格局模拟方面，将人工免疫系统和元胞自动机相结合，模拟不同规划情景的城市空间格局 , 为空间规划提供决策支持 。
在承载力计算方面，将生态承载力划分为生态支持子系统（固有免疫）和社会经济子系统（适应免疫），构建生态系统承载力免疫学模型，完善生态系统的承载力计算方法 。
在城市危险源控制方面，通过要素对应的方法，建立城市重大危险源应急网络的免疫模型 , 完善城市重大危险源的管理策略和方法 。
目前，空间规划和免疫生物学结合的核心研究思路是结合免疫机制和免疫分类，将两个学科的构成要素对应，构建研究框架，但在城市综合防灾和免疫城市领域的研究尚未开展。
1.3 健康城市规划研究
健康城市规划研究目前主要集中在框架构建、规划要素和社区规划三个方面。
在总结城市规划与公共健康两个学科的“同源—分野—整合”互动演变历程的基础上，通过减少污染对人体的影响和加强锻炼两种途径 ，建立土地使用、空间形态、道路交通、公共设施、绿地及开放空间、社会平衡和危机等规划要素与公共健康的关联，构建了“国家—区域城市—社区”三个层次的城乡健康研究框架 ，并提出健康社区规划应遵循提升土地混合使用、提高公共交通使用率、增加公共开放空间可达性和坚持弹性发展的设计原则。
健康城市是城市获得较高免疫力的基本途径，是城市传染病灾害设防标准的体现，但局限于慢性非传染性疾病领域，缺乏对急性突发传染病 ( 如 COVID-19、 SARS 等 ) 的规划策略研究。
1.4 城市综合防灾（传染病）规划相关研究
有学者以消除传染病威胁为例，探讨了在城市灾害的预防阶段、准备阶段、反应阶段和恢复阶段所应采取的对策，并介绍了纽约市防灾规划的防灾内容（包含急性传染病暴发）和其所体现的技术性、部门协作和实施性特征 。增加城市综合防灾规划的灾种内容已是共识，对传染病防治规划和空间规划衔接的理论与实践研究成为当务之急。
综上所述，免疫城市的相关研究呈现了三个特征：
一是研究对象从急性突发传染病转向非传染性慢性疾病；
二是研究领域从医学转向社会、心理、生态和空间规划多个学科的综合研究；
三是免疫城市研究框架尚未建立，空间规划策略研究薄弱。
从狭义角度看，免疫城市是指城市为控制各种传染病传播和扩散所具备的免疫能力和自我免疫功能；从广义角度看，免疫城市是指城市对各种“城市病”和风险所具备的抵御能力。
免疫空间是指区域、城市和社区中具有免疫能力的空间要素和发生免疫应答的空间场所。所以，本研究提出了将免疫生物学和空间规划相结合的研究思路，针对急性突发传染病，展开提升城市免疫力的规划策略研究。
02
免疫城市的免疫机制和免疫模型
2.1 免疫生物学理论：概念、作用、特征
免疫是人体的一种生理功能，可以识别“自己”和“非己”成分，从而破坏、排斥进入人体的抗原物质和人体本身所产生的损伤细胞、肿瘤细胞等，以维持人体健康。免疫系统具有免疫监视、防御和调控的作用，由免疫器官、免疫细胞和免疫活性物质组成，分为固有免疫和适应免疫，免疫系统可通过药物等外部干预加强免疫能力。
免疫系统具有分布式、自适应、动态平衡、学习记忆和识别特征，这些特征使得免疫系统具有完善的机制和强大的信息处理能力以抵御外来入侵，并在完全并行和分布的方式下实现免疫。
2.2 免疫系统运行机制：监测预警、救护行动、记忆学习
免疫系统包括监测预警、反应救护、记忆学习三重机制。
首先，致病微生物进入人体后，免疫系统中的巨噬细胞将其吞噬形成抗原并告知 T 细胞，T 细胞与抗原相遇后被激活并向免疫系统发出“警报”，完成监测预警；
其次，免疫系统接到预警后会产生杀伤性 T 淋巴细胞和 B 淋巴细胞，前者摧毁被感染的细胞，后者摧毁致病微生物，完成救护行动；
最后，首次感染被抑制后，免疫系统会记录所有过程，使其能够准确、迅速地消灭再次入侵的同类病菌，实现记忆学习。
2.3 免疫城市模型：系统组成、运行机制、研究框架
生物免疫系统和城市防灾（传染病）系统的组成内容、分类和机制具有相似性和对应性。生物免疫系统的免疫器官、免疫细胞和免疫分子对应于城市防灾（传染病）系统的防灾指挥中心（疾控中心和政府）、医疗设施与人员、法律规范、防灾规划；生物免疫系统的固有免疫和适应免疫对应于城市防灾和区域防灾；生物免疫系统的监测预警、反应救护、记忆学习机制对应于传染病防治的预警、反应处置、恢复机制。城市免疫力类似于城市设防标准，免疫力越高代表城市对抗外部干扰的能力越强。
本研究建立了“免疫生物学—空间规划”的跨学科研究框架（表 1），结合免疫系统的监测预警、反应救护和记忆学习机制，从免疫评估、免疫空间和免疫制度三个维度构建免疫城市模型（表 2）。免疫评估包括评估监测和评估空间。
表1 “免疫学——空间规划”跨学科研究框架
表2 免疫城市模型
评估监测借助“空间规划—公共卫生”信息平台，实现对传染病的监测和预警；评估空间包括评估单元、评估节点和评估人群。免疫空间体系包括空间层次、空间要素两部分。
空间层次分为区域、城市和社区三个层次，区域层次是指城市外部的免疫干预，对应于适应免疫，城市和社区对应于内部固有免疫；免疫空间要素包括城市结构、用地布局、交通廊道、通风廊道、绿地空间和免疫设施。免疫制度体系包括法律法规和专项规划，在疫情结束后将经验固化为制度，以提升城市应对同类灾害的能力。
03
免疫城市建设的规划策略：
评估、空间、制度
3.1 免疫评估策略：监测平台、空间评估、弱势群体
3.1.1 构建“空间规划——公共卫生”信息平台，加强传染病的监测预警
建立“空间规划——公共卫生”信息平台，将疫情信息和空间信息进行关联，提供辅助的疫情空间监测。通过城市人群健康信息的识别分析，掌握易感人群和社会脆弱群体的时空分布规律和行为活动特征，以社区作为空间统计和分析的基本单元，进而对有高危易发人群分布的地区采取针对性的防范策略，并提供重点防控和安全保障措施。
3.1.2 合理确定评估单元、评估节点
免疫评估包含评估单元、免疫节点、易感人群和天气条件四个方面的内容。评估单元应结合人口规模分布、治理能力、行政边界、控规单元、救助设施综合划定，合理确定疫情信息收集、评估和救助的空间单元规模和边界，单元功能包含医疗救护、日常生活和基本生产功能。免疫节点应重点识别高密度、高流动、高强度的交通节点、商业中心、海关、传染病医院和病毒实验室等城市功能节点。
3.1.3 评估易感人群，关注社会弱势群体
易感人群应重点关注养老院、孤儿院、监狱、学校、流浪拾荒人员等社会脆弱群体的持续动态跟踪、监控。结合传染病流行的季节性规律，建立依据不同地域的气温、降水、污染物指数进行分区、分季节监控的机制。
3.2 免疫空间策略：空间层次、空间载体、空间要素
3.2.1 免疫区域：布局、机制、预警、防控、救护
在区域层面，要突破传统的“中心—边缘”格局和行政等级体系，结合免疫系统的分布特征，与城市群的形态匹配，强调免疫区域的网络化和多中心布局。区域联动包括机制联动、预警联动、防控联动和救护联动。
机制联动，建立跨区域协同机制，建立联控指挥机构、联席会议、责任分工、演练培训等协同机制；
预警联动，加强预警监测信息平台的联动，扩大疫情信息采集范围；
防控联动，在人员流动、跨界地区、交通设施、感染人群等方面进行联控；
救护联动，在医疗物资、医疗人员、科研力量、救护空间等方面进行共享互助。
3.2.2 免疫城市：结构、用地、交通、风廊、绿地
（1）免疫城市结构：网络化、多中心、组团式。
有研究表明，人口密度大、活动交流频繁的地区更容易导致传染病的传播扩散，合理的空间结构布局和人口分布对于传染病防治、切断传染源具有重要的作用。
研究结合评估单元、人口规模、免疫廊道和免疫设施，提出组团式、多中心、网络化的免疫城市结构。该结构有利于改善城市小气候并加速污染物的排放，有利于居民亲近自然并划分隔离网络，有利于在组团间的绿地内布局应急医院等免疫设施。
（2）免疫用地布局：类型、强度、混合。
用地布局要从使用类型、强度和混合程度方面提升城市免疫功能。土地使用类型的布局对污染物的产生和扩散具有重要影响，传染病医院、病毒实验室、工业用地、交通用地、公用设施用地和物流仓储用地具有潜在的污染风险，通过防护绿带、下风向布局等措施可避免不利影响。
土地开发强度表征了单位土地的使用程度，应避免高强度开发和大规模人口集聚，减少病毒集中暴发和传染的概率。评估单元或城市组团强调用地混合，可以降低交通出行，增加步行和非机动车出行，在传染病暴发阶段满足居民基本的生活服务，减少人员流动。
（3）免疫交通廊道：车流、物流、人流。
免疫交通廊道要满足医疗救护、物资保障和生活康复的需求，根据疫情发展实施潜伏初期、快速传播期和恢复结束期的分阶段交通管控对策。
医疗救护方面，交通廊道要联系主要的免疫设施、免疫节点和免疫单元，该网络必须是隔离的，避免传染病人转运过程中发生传染；物资保障方面，交通廊道能保障基本的生活物资和医疗物资配送到社区和医院，维持基本的生活和社会稳定；慢行空间有利于身体康复，规划中要结合绿地和生活性道路设立自行车路网和步行路网。
（4）免疫通风廊道：多尺度、网络化、嵌套式。
多尺度城市风道体系是指结合城市绿地系统、建筑布局、公共空间和道路系统，规划形成城市级风道、片区级风道和社区级风道。
城市级风道需要结合结构性绿地、常年主导风向和高层建筑区域进行规划，利用空气的流动作用，可以加速污染物的排放并稀释其浓度；
片区级风道结合公园、道路、城市冠层和建筑高度进行规划，通过城市级风道将各片区级风道联系起来；
社区风道要结合建筑布局、建筑密度、道路系统、街道高宽比、街道长高比、建筑底层架空、城市冠层布局进行规划，增强社区空气流动和改善住宅通风。
网络化风道体系是指通过城市级风道将社区级风道串联起来，再通过片区级风道把社区级风道串联起来，形成网络化风道系统。
嵌套式风道体系是指城市级风道内包含若干片区级风道，片区级风道内包含若干社区级风道，形成功能互补、相互衔接的嵌套式体系。
（5）免疫绿地空间：规模、网络、设施。
绿地开放空间应在规模、布局和植物配置三个方面强化其隔离和控制污染的作用。合理的绿地规模布局，能加速污染物排放，便于设立城市隔离网络。
绿地的布局要结合城市结构、免疫单元、通风廊道与人口规模进行网络化设计。绿地内宜布置传染病医院，预留隔离设施空间以应对疫情大规模的暴发。
3.2.3 免疫社区：布局、设施、治理
《中华人民共和国传染病防治法》和《突发公共卫生事件应急条例》均明确指出，社区在疾病预防控制机构指导下承担着社区、农村的传染病防治职责。
有研究表明，家庭传播是 2003 年 SARS 传播的主要途径之一。类似于人体的淋巴系统，社区是传染病防治和提升城市免疫力的重要空间单元。免疫社区包括规划布局、设施配置和社区治理三个方面的内容。
（1）社区规划布局。
用地布局应提倡以公共服务为导向的混合设置，加强疫情暴发时的医疗保障、隔离空间和生活保障。建筑布局充分考虑采光、通风，便于降低病毒浓度并减少病毒滋生的空间环境，采取便于疫时隔离、平时开放的组团化布局。
公共空间根据家庭日常空间行为规律及社群组织生活的研究进行系统性设计，便于居民体育锻炼并有助于健康恢复。建筑设计充分考虑室内生活的身心健康，减少传染病流行的集聚空间。
（2）社区设施层面。
通过用地混合布局加强社区卫生设施、隔离设施、运动设施和生活设施建设，保障疫情流行时的医疗救助、隔离和基本生活。根据人口规模和防灾规划要求，规划相应的救护床位和建筑面积，成为综合医院的重要补充，平时可以作为交流和运动的场地。
（3）社区治理层面。
以“15 分钟生活圈”建设为契机，将社区拓展为疫情防控的基础空间单元，重点评估城市高密度社区健康风险并制定对应规划。强化社区的医疗设施水平和救助能力，实现社区分散诊断与医院集中治疗的分离。
社区制定应急预案及演练预案，以社区为基本单元实现有效的空间管控和物资供应。对于乡村地区，迁村并点要避免人口高度集中，“城中村”改造要加强垃圾处理、污水排放和医疗设施的建设。
3.3 免疫设施体系：指挥、医疗、韧性
免疫设施体系包含免疫指挥设施网络和免疫医疗设施网络。免疫指挥设施应体现纵向系统性、横向协调性和综合网络性；免疫医疗设施网络应体现分级分类、均衡布局和分布式特征。免疫设施韧性遵循平战结合的原则，进行战略预留和空间共享。
3.3.1 免疫指挥设施：系统性、协调性、网络性
无论是在 19 世纪的鼠疫防治中，还是在 21 世纪的SARS 防治中，政府都是疫情防治的核心。防灾指挥中心建设应体现纵向系统性、横向协调性和综合网络性，系统性是按照国家、省、市、街道、社区的行政层级设置指挥体系；协调性是同层级政府和部门之间的协调分工，在系统性和协调性的基础上，结合行政层级、空间层次、责任分工建立指挥网络。
指挥中心具有对内指挥、对外衔接的功能，集合监测预警平台、信息发布平台、疫情指挥平台、物资保障平台，成为疫情防控指挥网络的各节点。
3.3.2 免疫医疗设施：分级分类、均衡布局、分布式特征
综合型区域、城市免疫医疗设施。区域免疫医疗设施应综合城市实力、研究能力、医疗资源和交通条件确定选址、规模和分工。市级免疫医疗设施的选址和规模结合国土空间总体规划与医疗卫生专项规划来确定，综合协调主要免疫医疗设施的救治能力和空间布局。
传染病专科医院和战地医疗机构宜布局在城市郊区，便于控制疫情传播和调整规模。病毒实验室、研究中心等科研设施要依托主要医院和高校等研究机构进行设置，建立面向区域的研究网络。
分布式社区免疫医疗设施。结合免疫系统具有分布式、并行的特征，基层医疗机构要结合人口分布和服务半径进行均衡布局。社区医疗机构平时以疫情防控和基本诊疗职能为主，兼具养老和康养功能；在传染病暴发时应发挥基层公共卫生防疫职能，制定和实行分散预防、居家防控、居家观察、居家隔离和宣传演习等实施预案。
3.3.3 免疫设施韧性：战略预留、空间共享、增强韧性
为响应急性突发传染病对空间资源的诉求，通过对传染人数规模、空间需求规模的多情景预测，空间规划采取战略预留和空间共享的策略。
战略预留是指规划要划定应急空间，其选址须满足位于水源下游、处于城市下风向、远离人口密集地区、交通条件便利、基础设施保障充分和环境优美等要素；空间共享是指免疫医疗设施周边的酒店、学校、政府机关等设施应具有改装并征用为传染病隔离病房的能力，对大型工厂、体育场馆、展览馆等空间应制定改造为隔离医院的预案，以应对大规模传染病的暴发。
3.4 免疫制度策略：法规保障、规划响应、学习记忆
3.4.1 制定完善的法律法规、标准规范，为传染病防治提供制度保障
在空间规划和传染病防治两个领域，建立完善的法律、法规、标准和技术规范体系，修订国家突发急性传染病防控战略，为传染病防治提供法律和技术保障。结合各个地区的实际情况制定实施办法和规划，完善空间规划中关于传染病防治的标准、空间布局、用地和设施配套，加强空间支撑和保障。
3.4.2 加强传染病防治研究，完善城市综合防灾规划
为保障各项免疫设施的空间诉求、提升城市综合防灾能力、完善空间规划内容，将城市传染病防治规划纳入城市综合防灾规划。
城市综合防灾（传染病）规划应重点加强五个方面的工作：
一是建立传染病防灾指挥机构，明确部门分工；
二是建立传染病的监测预警、信息收集分析和通报制度；
三是确定医疗机构规模、选址和分工；
四是制定传染病分级制度以及相应的应急预案并加强应急演练，提升疫点疫区现场控制能力以及应急设施等物资和技术的储备与调用；
五是加强与国土空间总体规划、详细规划的衔接，按照不同规模传染病发生的情境预先规划平灾结合的用地和建筑类型，并明确相应的指标。
04
结论
本研究回顾了传染病疫情和空间规划交错发展的演进过程，从病毒（抗原）和免疫（抗体）这一结构视角出发，构建空间规划和免疫生物学的跨学科研究框架，结合免疫生物学理论、免疫系统要素和免疫机制，建立免疫城市模型，提出免疫评估、免疫空间和免疫制度策略体系。
免疫评估策略包括评估监测和评估空间，免疫评估依托“空间规划——公共卫生”信息平台，对评估单元、评估节点和评估人群进行动态评估监测。
免疫空间策略，把空间分为区域、城市和社区三个层次，免疫区域应加强机制联动、预警联动、防控联动和救护联动，建设网络化、多中心的布局结构；
免疫城市要加强城市结构、用地布局、交通廊道、通风廊道、绿地空间和免疫设施的合理规划和控制，免疫设施作为免疫的核心力量，包括免疫指挥设施、免疫医疗设施和免疫设施预留。
免疫制度包括法律法规和城市综合防灾（传染病）规划，将免疫经验固化为制度，为城市免疫能力提供制度保障。
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