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范维澄院士:安全韧性城市发展趋势

产业资讯 2019年12月23日 29 0

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范维澄院士在首届中国国际城市安全发展研讨会上发表演讲


形式与背景


城镇化是我国实现现代化的重大战略选择。从1978年到2017年,我国城镇化率年均提高1个百分点,城镇常住人口由1.7亿人增加到8.1亿人,城市化率从17.9%上升到了58.52%。

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中国城市化比例趋势图

中国正经历着世界最大规模的城镇化进程。目前,我国城市达到658个,其中100万人口以上的城市140个,500万人口以上的城市16个,全国建制镇达到20113个。与国外对比发现,我国80年代以来,城市数量和人口迅速增长,远超其他国家。

城市化与灾害事故有一定的联系。随着城镇化率的迅速提升,城市发生事故的总量、强度也在提升。  

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城市化率与灾害事故的关系

“十三五”时期,是我国深入推进“五化”(工业化、城镇化、市场化、信息化和国际化)的关键点。然而,城市人口、建筑、财富、 生产等要素高度集中,一旦发生突发事件,极易产生连锁效应,影响巨大。 我国面临着严峻复杂的城市公共安全形势。

我们党和国家高度重视公共安全。

习近平总书记指出:公共安全建设对于构建和谐社会,推动全面小康建设,乃至于中华民族的伟大复兴都具有非常现实和深远的意义。

2014年4月,习近平总书记在国家安全委员会第一次会议上强调:要坚持总体国家安全观,坚持统筹发展和安全两件大事。这样,把安全提升到了与发展同等重要的国家战略的位置。

2017年10月,习近平总书记在党的十九大报告指出,要加快推进国家治理体系和治理能力现代化,使人民获得感、幸福感、安全感更加充实、更有保障、更可持续。

2019 年1月,习近平总书记在“省部级主要领导干部坚持底线思维着力防范化解重大风险专题研讨班”上强调,要提高防控能力,着力防范化解重大风险。

2015年6月,习近平总书记在中共中央政治局第二十三次集体学习时强调,要编织全方位、立体化的公共安全网。

2015年12月,习近平总书记在中央城市工作会议上强调,城市发展要把安全放在第一位。

2019年10月31日,党的十九届四中全会公报指出,“要完善正确处理新形势下人民内部矛盾有效机制,完善社会治安防控体系,健全公共安全体制机制,    构建基层社会治理新格局,完善国家安全体系。”

2019年11月1日,应急管理部党组书记黄明主持召开应急管理部传达党的十九届四中全会精神党组专题会讲话时强调:“新时代应急管理制度是推进国家治理体系和治理能力现代化的创新性制度安排,要坚持和完善、巩固和发展。”

2019年11 月 29 日下午,中共中央政治局就我国应急管理体系和能力建设进行第十九次集体学习时,习近平总书记对应急管理工作提出了一些具体要求:“要健全风险防范化解机制, 坚持从源头上防范化解重大安全风险, ,真正把问题解决在萌芽之时、成灾之前。” “要适应科技信息化发展大势,以信息化推进应急管理现代化,提高监测预警能力、监管执法能力、辅助指挥决策能力、救援实战能力和社会动员能力。”

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范维澄院士出席首届中国国际城市安全发展研讨会并发表演讲


国外发展趋势


应对各种自然灾害和事故灾难,是我们人类共同的使命。因为造成人员伤亡、各种损失的自然灾害和事故灾难,是人类共同的敌人。而要应对这样的自然灾害和事故灾难,单靠任何一个国家的努力是不够的。我特别赞赏举办首届中国国际城市安全发展研讨会,让我们有机会学习借鉴、国外的先进理念和经验。

2015年3月,国际标准化组织(ISO)新组建了安全标准化技术委员会(ISO-TC292),原来的名称叫安全(Security)。2015年3月,将其名称由“安全”拓展为“安全与韧性”(Security and Resilience)。

2015年3月14-18日,在日本仙台召开的第三届联合国减灾大会(WCDRR)的重要主题就是韧性(Resilience)。当时提出了 “韧性” 的概念,即:“一个暴露于危害之下的系统、社区或社会通过保护和恢复重要基本结构和功能等办法,及时有效地抗御、吸收、适应灾害影响和灾后复原的能力”。

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第三届联合国减灾大会

伦敦提出了构建“韧性伦敦”(London Resilience)。“韧性伦敦”的构建也是从风险评估来做起,主要评估伦敦可能发生的重大灾害事故风险及应对能力和措施。当重大灾害事故发生时,城市可以快速决策响应减小损失。谈到“韧性”的时候,伦敦强调个人在应对突发事件的时候应该如何做,企业应该如何做,社区应该如何做,乃至整个城市应该如何做。

纽约在“桑迪”飓风对其生命线系统造成重大破坏以后,纽约市长提出要建设一个更加强大、更具韧性的纽约(A Stronger, More Resilient New York),旨在保护城市建筑、地铁、交通、道路等城市生命线关键基础设施。

新加坡也提出了构建“韧性城市”(Resilient City) 。新加坡的韧性城市一方面讲了政府领导的作用,包括对长远趋势的预测、政府决策等。第二是讲到个人和社区的共同参与,包括协同合作调动多方资源、社区自我恢复、联合网络联动、多样性及创新性、监督与平衡等内容。这里的网络联动不是狭义的网络,而是指社会治理的网络。

美国国土安全部对城市基础设施的保护和灾害管理做了很多的事情,而且有一个相当全面的规划,包括了持续监测、数据融合、巨灾预警,而且通过推演和研判进行实时决策。整体上对常态化进行安全的规划和重点的管理。

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美国国土安全部城市基础设施保护和灾害管理

日本提出了城市公共安全架构,包括应急响应系统、多部门协同系统、关键基础设施管理系统、市民服务和移民控制系统、公共管理服务系统、警务执法系统和信息管理系统。对城市重点区域进行全面的监测、监控,并进行实时的安全评价和预警。日本做这些工作做得相当细致。东京大学教授介绍,他们来评估假定日本东京会发生一次九级地震,这会有多大的损失?它要评估在不同的时段,另外要评估震中是在东京的什么位置。因为同样的九级地震带来的损失和应对的方式会有很大的差异。

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日本城市公共安全总体架构

墨西哥是一个发展中国家,他们的城市安全项目旨在应对犯罪、恐怖袭击、自然灾害等风险,保障城市的安全。该项目使用了大量的监控设备,并整合了交通管理、紧急呼叫、事件管理和危机模拟等功能。墨西哥的安全城市,建设了一个国家控制中心、五个区域控制中心、两个移动控制单元以及联合预警:警察,消防,医疗等。

国外的发展趋势,还有是建立城市的多灾种的试验设施,研究城市复合灾害机理与规律。

近期,国家发改委批复了城市安全重大事故防控技术支撑基地建设项目,这个项目将建在清华大学昌平校区。在那个基地里,会有很多的大型试验装置,可以为我们应对灾害过程中获得比较可靠、科学的数据。

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在首届中国国际城市安全发展研讨会上,范维澄院士与参会代表交流。


安全韧性城市发展研究


什么是韧性

韧性(resilience) 源自拉丁文resilio(re=back回去,silio=to leap跳),即跳回的动作。韧性首先被物理学家用来表示弹簧的特性,阐述物质抵抗外来冲击的稳定性。

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韧性的概念原来一直是在物理学领域,到20世纪70年代才进入了生态领域。Holling(1973)最早将韧性概念引入到了生态系统研究中,将其定义为“生态系统受到扰动后恢复到稳定状态的能力”。从20世纪70年代开始,将对韧性的研究领域从生态系统扩展到多学科领域,使韧性内涵从工程韧性、生态韧性、演进韧性不断得到深化。

安全韧性城市

安全韧性城市具备在逆变环境中承受、适应和迅速恢复的能力的城市。强调城市适应不确定性的能力。即受到较小强度冲击时,城市可以将冲击吸收;受到中等强度冲击时,城市可以将冲击消减;受到较大强度冲击时,城市能够承受并可以迅速恢复。

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韧性城市的三个阶段

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橙色的曲线就是韧性城市在灾害事故发生时的一种表现

城市公共安全三要素

城市由人、物、运行系统三要素构成。城市本身的系统是开放复杂的巨系统,如果子系统发生了突变,就会导致城市整个复杂系统的紊乱,也就是会发生灾害事故。但是城市的问题不仅仅如此,它还可能受到外界的影响,外界的影响对自然来讲就是自然灾害。自然灾害和城市三要素相互作用,导致城市出现比较大的问题。外界的作用不仅仅是自然灾害,也可能来自于恐怖袭击。保障人、物、城市运行系统的安全,需要“智慧”的技术、管理和文化。

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城市公共安全三要素示意图

城市安全韧性三角形模型

清华大学对城市安全的研究,提出了安全韧性三角形模型,研究事件、承载载体、安全韧性管理。只有把这几个部分都统筹,制定规划,全面地做起来,然后才能全面提升城市韧性。

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城市安全韧性三角形模型示意图

安全韧性城市科技支撑能力亟待提高

国家从科技的角度也非常重视,“十三五”期间,科技部设置了重点专项,重点专项在突发事件这块社会安全和生产安全,承担载体包括城镇和重大基础设施,应急管理主要是综合平台和应急的技术装备。目前,国家支持城镇公共安全保障的项目比“十二五”有大幅的提升。

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科技部重点研发任务

智慧安全韧性城市构建

智慧安全韧性的城市构建,有三大要素,一是科技的创新引领;二是靠管理水平的提升,这非常重要;另外一个要素是安全文化。安全文化这块重点针对的是人,也就是要提升人的安全素质。这三个方面结合起来,整体上为构建安全韧性城市来服务。智慧安全韧性城市创新驱动包括智慧、韧性技术装备发展,智能化、强韧化管理能力水平提升,群智化安全文化发展。

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智慧安全韧性城市支撑要素

构建“智慧安全韧性城市”,利用先进的公共安全管理理念与技术,结合大数据、云计算等新兴信息技术,开展城市的全方位物联网监测、评估与精细化管理,提升城市对公共安全事件的抵御、吸收、适应、恢复、学习的能力。按照习近平总书记的指示,打造全方位、立体化的城市公共安全网。

构建智慧安全城市,涉及到点,涉及到线,涉及到面,整体上利用这些物联网、大数据、人工智能等。

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智慧安全韧性城市示范

三元社会视角,原来关注安全事件只关注物理特征,如倒塌了多少间房子,伤亡了多少人等。单描述物理情景是不够的,还要密切关注网络是什么反应,这就是所谓的舆情。还要关注什么呢?就是我们的人受到网络上报道的东西,看到突发事件以后,这些人跟突发事件现场距离很远,完全没有直接的利益关系,但是他们关注这些突发事件,关注的结果可能会引起一部分人的心理和行为发生变化。所以关注一个突发事件的时候,要从三元社会视角认识一个突发事件,对突发事件进行情景构建、情景推演,全面做到应对的准备。

安全韧性城市的复杂性需要智慧的应对

安全韧性城市包括城市综合风险评估技术、次生衍生事件预测预警技术、预警信息发布技术、物联网监测与快速预警技术、智慧应急一张图技术、大数据+云平台体系架构。

N项专项系统支撑智慧安全韧性城市三大能力

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N项专项系统支撑指挥安全韧性城市三大能力

这张图讲了,对一个城市来讲有很多专项,通常针对具体专项有专项指挥部,做一个城市安全的时候,必须沉下去,就是对各个专项要有相应的措施,再有是沉到基层和社区。这些专项做好以后,就能够提升安全韧性城市三个大的方面的能力,一个是城市风险管控,一个是城市安全运行,一个是城市安全应急这样一些方面。这里面涉及到的专项大家看到非常多,而且对我们城市来说,任何一个专项如果发生问题,都会造成很大的影响。


案例应用


雄安新区,我们参与了雄安新区的安全规划和城市安全韧性构建的专题研究。安全韧性城市创新集成,由强韧化技术装备发展、精细化管理水平提升、群智化安全文化发展组成。我们把科技、管理、文化都细化了一下,为雄安新区的安全规划提供了科技支撑。清华大学做了全面感知、高效预测、智能决策和主动保障。

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雄安新区安全韧性城市创新集成

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雄安新区安全韧性城市构成示意图

合肥,我们从城市的生命线工程切入,成立合肥市城市生命线工程安全运行监测中心,与建委、供水、燃气等相关部门和机构建立互联互通对接机制,构建系统性、现代化的城市安全保障体系。

杭州,我们是从应急平台系统切入,融合多部门数据,重点实现多部门、多平台的数据交换、共享。在G20安保期间,为峰会医疗保障及城市安全提供全方位监控,流程化管理。我们在杭州进行了“两合三图四化”的模式创新,即基础数据与专业数据融合,应急服务和专业服务融合;日常监管一张图,应急指挥一张图,资源管理一张图;数据可视化,监测智能化,指挥流程化,管理精细化。2016年9月杭州非常成功地举办了G20峰会,受到国内外高度的评价,杭州的应急平台系统也实实在在发挥着作用,表现在应急联动的指挥平台和杭州G20峰会医疗保障应急指挥平台。杭州在安全发展城市方面已经迈出了很大的步伐,走在了全国前列。

安全韧性城市涵盖了科技、管理、文化三大要素,覆盖事前、事中、事后应急管理的全流程,强调城市对公共安全事件的抵御、吸收、适应、恢复和学习的能力,对于有效应对城市突发事件和可持续发展具有重要的意义。

以公共安全技术为支撑,以安全韧性前沿理念为先导,以三元社会的视角充分利用物联网、大数据、云计算、移动互联、区块链、人工智能等新兴信息技术,编织全方位、立体化公共安全网,将构建出智慧安全韧性城市,保障城市安全发展。

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