城市运行系统安全体检：内涵与路径

朱 伟研究员

（北京城市系统工程研究中心，北京 100035）

0 引言

随着城市化的推进，城市人口规模和地域范围在不断膨胀，城市各类资源和设施的需求及城市环境所面临的压力在不断增大，各种影响城市可持续发展的矛盾与问题也日益凸显出来。这些因城市发展而生，附于城市发展之中，又影响城市健康、持续发展的矛盾与问题被人们形象地称为“城市病”。 各种城市病都隐含着或对应着一个或一系列具体的公共风险，正是这些风险的存在，才导致城市病随着城市的高速发展与城市规模的急剧增大而不断发生、不断涌现。可以说，城市公共安全风险不仅伴随城市发展的整个生命周期，而且也是各种城市病的重要表征。

近年来，一些城市陆续发生输油管爆炸、人群拥挤踩踏、危险品仓库火灾等重特大生产安全事故，说明城市安全管理仍存在大量“认不清、想不到、管不到”的风险。这些风险主要包括人口过度聚集造成的人员密集风险、公共基础设施供给能力不足造成的城市瘫痪风险、需求过大与管理能力不够等内在的结构性管理风险、因城市内外部突然急剧变化造成的城市冲击风险、制度建设滞后或执行力不足带来的城市治理风险等[1]。为推动城市安全发展，有必要将城市运行系统看作一种具有生机与活力的“有机体”、“生命体”来对待，借鉴生命健康管理的做法进行安全体检，从复杂的城市运行系统中发现安全“疾病”的早期症状，对症下药，制定有针对性的措施，实现对城市风险的准确把握、精准管控、源头治理和动态管理，建立城市安全常态化、目标化机制，有效遏制和防范重特大事故发生，为城市安全治理和韧性建设提供科学的依据和保障。

1 城市运行系统安全发展的阶段

生产力和生活方式的发展变化使人们对安全的认识不断提升，相应地城市安全管理的理念和模式也在改变。Hopkins（2014）[2]总结安全科学的发展经历了3个阶段：常态事故论（Normal Accident Theory）、高可靠性组织论（High Reliability Organizations Theory）和韧性工程（Resilience Engineering），Hopkins的观点主要针对单一系统提出来的。城市运行系统由不同技术支持下的子系统组成，比如交通系统、生命线系统、网络通信系统等，每个子系统在城市运行中承载着相应的功能。考虑城市安全需求的发展，从安全概念的事故、风险、韧性3个角度[3]，将城市运行系统安全工作分为“事故预防-风险管理-韧性建设”3个阶段，这3个阶段是否安全是基于“后果-状态-能力”3个过程来判断。相应地，城市安全体检也可分为3个阶段：

第一个阶段是事故隐患排查。城市化初期工业大发展造成了大量事故隐患，这时，安全科学的关注点是生产事故。事故隐患是指可导致事故发生的物的危险状态、人的不安全行为及管理上的缺陷[4]。事故隐患是导致能量或危险物质意外释放的直接原因，也是事故的直接原因。因此，基于事故致因理论，对城市重大危险源进行辨识和监测，排查出事故隐患，是城市安全体检的主要途径。

第二个阶段是风险识别和评估。20世纪后期，经历了第4次和第5次科技革命，德国社会学家Ulrich Beck提出在后工业化时代，人类正步入“风险社会”。进入21世纪，我国城市也逐渐步入“风险社会”，风险已不再是单一的、一次性的突发事件，一个以风险为常态的新型社会形态正在来临。对安全的理解不仅仅是不发生事故、没有危险的结果，更主要是将风险控制在可接受水平的状态。风险管理不仅是针对狭义的事故（已经发生过的，特别是最近刚发生的）中逆向预防，更重要是识别和评估可能发生的事件，并采取相应的措施进行防范。国际风险管理理事会（IRGC）将风险划分为简单风险、复合风险、不确定风险和模糊风险，来解决风险识别不清，及风险及其潜在后果不能用简单的因果关系描述的情况，并考虑到由于人的认知水平和价值差异所导致识别风险的可靠性和争议性[5]。因此，风险的识别、评估、监测、更新，实现“关口前移”，尤其是风险的监测预警，利用各种技术手段对识别出的风险可能发生的变化进行跟踪和研判，并提供及时和有效的信息和其他帮助，使得面临或者已经处在不可接受风险中的个人或组织迅速采取行动以避免或减少所承受的安全风险，发挥城市安全体检的作用。

第三个阶段是基于大数据的城市运行系统韧性能力的评估。剩余风险总是存在的，“黑天鹅”和“灰犀牛”事件的一再发生，使得基于可能性和后果严重性2个维度分析的风险评估方法陷入了困境。传统的分析范式是问题取向的，仅仅关注风险所造成的不利影响。从韧性出发，就是从安全本原出发，明确安全管理或应急管理的目标是为了发展，不能为了不出事故或逃避自然灾害牺牲发展，失去发展的安全管理是无效的。安全成为了在预期或者非预期的条件下（或不断变化的条件下），确保所设定的可接受的水平尽可能高的一种能力[6]。韧性理论提供了一种新的视角和理论体系来解决安全与可持续发展这一矛盾，强调城市运行系统对各种风险的适应、恢复和转化能力，树立城市运行安全工作是投资而非成本的思想。同时，也为正确处理安全和发展的关系提供了理论依据。特别是信息技术的迅猛发展推动城市安全体检向主动感知、智能预警的方向发展。利用城市管理中产生的大量数据和信息，可以基于韧性指标进行数据获取和监测分析，识别出演化趋势，确定城市安全的潜在病灶。

需要注意的是，目标变迁和阶段递升反映了认知的不断完善，但不是前面的工作过时了，更不是后者替代前者。相反，由于目前许多基础性工作还不够完善，各个阶段的工作仍然都需要高度重视和不断加强。

2 城市运行系统安全体检

2.1 界定

城市运行系统安全问题不同于某一行业或领域，它与城市发展紧密相关，具有更深层次的原因。城市和所有的有机体一样，具有新陈代谢的机能。城市的设施都有生命周期，即运行使用的年服，因此，运行过程中的监测、维修、保养或更新是必要的，犹如人体的定期体检、休憩、疗养一样，是为了保证生命的健康和持续运转。城市的更新、改建、扩建经常发生，人们如果认识它的规律性，就会正确加以引导，保持城市健康成长[7]。城市作为一个复杂的社会机体和运行系统，很多方面类似人的身体。从系统工程的角度，将城市运行系统类比为人体系统，消化系统由人流、物流、车流、金融流、信息流等组成，代谢循环由水、电、气、热等能源系统组成，神经网络就是决策、监管、教育、卫生等多元体系组成。

城市各个系统在发展规划和日常运营中，受到内外部因素的影响而出现各种机体不调的症状，表现为“急症”、“ 慢症”和“并发症”。“急症”表现出症急势重的特点，包括外因起主要作用的突发性问题和内因在外因诱导下起作用的高压力问题，一旦预防不足、处置不力，可能迅速恶化进而引发城市安全事件或系统瘫痪；“慢症”是指长期困扰城市发展的痼疾，包括城市发展到一定阶段必然出现的基础设施老化问题、城市“基因缺陷”造成的结构性问题和规划滞后造成的系统性问题，如果长期未能得到有效控制，可能引发城市系统崩溃甚至影响社会稳定；“并发症”是指多个症状在时间或空间上存在交叠的现象，单一灾害或事故可能带来连锁反应，呈现出并发、耦合、次生、衍生等特点，例如气象灾害可能导致交通系统、电力系统等重要基础设施事故，公共卫生事件可能引发负面舆论等网络舆情事件。

体检是体格检查的简称，指通过医学手段和方法检查受检者的身体。通过体检结果和体检指标正常状态的比对，辅助医生进行诊断和治疗。城市公共安全管理也需要以城市安全体检为基础。城市安全体检，是指对城市系统运行过程中一系列公共安全问题进行识别、分析和评价。城市安全体检与当前城市规划部门所作的城市体检[8]不同，主要是对城市运行系统的监测预警和能力评估，具体包括对城市基础设施、重大风险源、安全生产状况、重点区域、重点场所、重点行业等与安全相关的领域及相关政策实施效果的监测、分析、评价、反馈和校正，辨识各类风险源，摸清地区和行业风险状况，从而对整个城市的安全“疾病”对症下药，为政府提供科学、精准防控安全风险的依据。通过城市运行系统安全体检，有助于城市风险的综合治理，加强基础设施和应急体系建立，从而提高城市的免疫能力，以保障城市安全和韧性目标的有效实现。

2.2 类型

城市运行系统安全体检的类型可以分为定期体检、资格体检、专项体检。

（1）定期体检。在医学上，为了解受检者的健康状况，发现疾病早期线索和健康隐患，针对未病、初病或将病的健康或亚健康人群的体检，称为“健康体检”。在城市运行系统安全隐患或风险还没有凸显之前，对城市各个领域和行业进行全面的安全体检，及早发现安全隐患和潜伏风险。一次体检结果并不意味着“一劳永逸”，一些安全隐患和潜伏风险的特征指标并不明显，但是发展迅速，因此需要进行定期的体检，将病情进行比较，确定病情有无发展、加重、减轻或痊愈，以指导相应的治理和预防方案。定期体检的周期应该根据该领域和行业的特点及安全事件的发展机理而有所不同。

（2）资格体检。一个人在办理入职、入学、入伍、驾照、出国、结婚、保险等手续时的体检，或是为取得某项特定工作或行为资格的体检，称为“通过性体检”。类似地，城市运行系统安全资格体检是指在城市管理中，为达到特定的目标而开展的体检。例如，2014年12月1日北京市印发了《关于大力实施安全发展战略，促进和谐宜居之都建设的意见》（京发〔2014〕21号）；2018年8月13日北京市人民政府为深入贯彻落实《中共中央办公厅国务院办公厅关于推进城市安全发展的意见》精神，制定了《北京城市安全隐患治理三年行动方案（2018-2020）》（京政办发〔2018〕32号）；很多城市还在争创“国家安全发展示范城市”“国家食品安全示范城市”等。为了达到相应的城市建设标准，开展科学有效的城市治理，都需要建立在城市运行系统安全体检的准确感知和分析的基础上。

（3）专项体检。在医学上，如果以症状为中心和主诉、以疾病诊治为目的的体检，称之为“医疗性体检”，这是针对症状或疾病及其相关因素的诊察手段。类似的，城市运行系统安全专项检查是指针对某一个或几个行业和领域进行有重点的体检，通常用于特定时期如重大活动时期，或针对安全问题较突出的行业和领域，或一段时间内事故多发的行业和领域。例如，2008北京奥运会、国庆庆祝活动等重大活动期间开展的风险评估工作；2017年11月18日，大兴区西红门镇发生火灾事故，造成重大人员伤亡，社会影响恶劣，11月19日印发《北京市安全生产委员会关于开展安全隐患大排查大清理大整治专项行动的通知》（京安发〔2017〕15号），在北京开展为期40天的安全隐患大排查、大清理、大整治专项行动。

2.3 方式

（1）指标评价。主要针对“致病”机理比较明确的事故隐患（即风险视角下的简单风险）。可以有直接判断、指数测度和指标体系综合评价。直接判断和指数测度模式是根据安全体检对象的特点，选出能够合理反映体检对象安全状态的一系列可参照的指数，并根据历史统计、理论计算确定这些指标的否决条件或细化处于安全状态、警告状态和危险状态的数值区间。当指数处于否决条件范围内或变化到达警告区间和危险区间，就要采取相应的预防和应急措施。这一模式主要是从整体或局部特征的角度对城市运行系统安全状态或健康程度进行监控，不需要考虑影响要素之间的关联关系，也不需要深入挖掘隐含的风险。指标体系综合评价模式首先统计分析近年来的安全事故，摸清当前城市安全水平现状；然后辨识城市风险因素，找准安全风险源头；最后通过对城市各类风险源的风险评估，实现各类风险源的风险分级，最终通过对城市整体风险评估，明确城市各行业的风险分布及各区域的风险构成。需要注意的是，评价指标体系是指由表征评价对象各方面特性及其相互联系的多个指标，构成具有内在结构的有机整体。通过“城市安全体检”指标体系对指定体检对象、研究区域进行现状数据采集和标准化加工与整理，分专项、主题对其城市病状进行分析及评估，从而对整个城市的安全“疾病”对症下药，制定有针对性的措施，实现对城市风险的准确把握、精准管控、源头治理和动态管理，并对城市安全发展提出相应的意见和建议。

（2）动态监测。风险状态的研判主要依靠监测预警。城市是动态的，城市中的物质、能源、信息每时每刻都在进行交换、循环和代谢，人流、物流、车流、金融流、信息流等构成了城市的血液，正如人的脉搏具有周期性运动或变化，城市各项指标的变化以及相互之间的影响也具有一定的规律，通过类似于脉动监听和诊断的方式，利用物联网、大数据以及社会计算等方式，对城市运行系统的各项表象数据流及其内在指标间的时空变化规律进行动态监测，包括多时相城市遥感影像的特征提取；利用城市物联网传感器获取与城市病相关各类高频更新指标；获得城市各种属性数据并基于指标认知，优选城市病指标；基于舆情分析、情感分析、群体行为认知等动态监测的社会计算等。在此基础上，利用加入约束条件的规律挖掘手段发现多指标城市病规律，寻找城市病源头并预警。

（3）压力测试。韧性城市具有吸收未来的对城市社会、经济、技术系统和基础设施的冲击和压力，仍能维持基本的功能、结构、系统和特征的城市[9]。因此，压力测试应主要从冲击和压力情景出发，检验其相应的能力。压力测试主要有2种方法：情景压力测试与敏感性压力测试。情景压力测试是假设分析多个风险因素同时发生变化以及某些极端不利事件发生对风险暴露和承受风险能力的影响，它可以基于过去经历的重大事件，或者基于将来可能发生但还没有发生的事件。敏感性压力测试，旨在测量单个重要风险因素或少数几项关系密切的因素由于假设变动对风险暴露和承受风险能力的影响。压力测试是一种前瞻性的分析评估与预警。例如，北京市应急委于2013年12月发布了《北京市巨灾情景构建总体工作方案》、《北京市巨灾情景构建实施指南》，由相关委办局牵头，开展了10个领域的情景构建工作，评估了本市现有能力与需求之间的差距。目前已形成了一套适用于中国重大突发事件情景基本概念、分类矩阵、构建程序、情景框架结构与要素内容等理论与方法[10]，但仍需要进一步基于自然灾害-技术事故-社会安全的事件链以及实质空间、信息空间、社会空间的耦合影响构建体系化的测试工具。

3 城市安全体检的路径

人类认识和改造客观世界的过程就是人类对自然不断深化认知的过程。城市安全体检旨在研究城市基础设施、自然环境、社会单元等相关表象数据流及其内在时空变化规律，评估安全水平，提出健康干预措施。随着信息技术、计算机技术、空间技术、物联网技术、大数据技术等快速发展，“数字城市”、“智慧城市”是城市现代化的必然趋势，已经应用于城市规划、建设、管理与服务中，同时也是开展城市安全体检的实践基础，可以为城市安全体检提供技术支撑。2008年北京奥运会期间，建设了北京市“2008”城市运行监测平台[11]，顺利实现了涉及城市运行的316项指标数据和信息的采集及汇总分析工作，以及对以火炬接力路线、开放性赛事路线、签约饭店等涉奥场所为重点的城市运行重点点位的视频监测工作。但由于当时数据采集的技术支撑手段所限，并没有全部实现城市安全体检的要求，但也指出了“数字化”城市管理系统发展新方向，为路径形成提供了很好的基础。当前，各类遥感遥测、物联网、社会信息采集手段的提升完善，已经使得数据来源更加多样、数据采集更加可行、数据分析更加丰富，这些都为城市安全体检提供了大样本、全方位、多层次、实时、连续的大数据分析基础。

城市运行监测平台提供了城市安全体检的数据基础，但是它在数据不完备的情况下作用有限，需要通过有效的数据分析方法加以弥补。传统中医以“望、闻、问、切”四诊为方法对疾病进行诊断，“望、闻、问、切”分别表示观气色、听声息、问症状、摸脉象，它可为城市安全体检提供借鉴。望诊是对病人的全身或局部之神色形态及排出物直接观察；闻诊是透过声音和嗅闻病气来诊断，包括声音、语言、呼吸等综合分析；问诊是对病人或陪诊者进行系统性的询问，包括生活背景、个人病史、家族病史等；切诊是以手指触按脉搏，探查脉象而了解病情，引伸为切中要害点的检验。城市安全体检的“望、闻、问、切”方法体系，即直观看之、物联听之、专家判之、切实析之。

（1）“望”是空间维度的直观分析，主要针对的是简单风险，可用图表分析、遥感地理信息图、空间分布图等分析方法，通过指数测度模式，将监测值与安全阈值进行比对，进行预警。例如，利用3S技术能够快速采集和更新突发事件的位置和态势信息，通过信息处理及时、客观地反映地面安全事件的发展过程及时空分布，并从不同空间和时间尺度上分析安全事件的形成机理及其之间的内在联系。

（2）“闻”是时间维度的趋势研判，主要针对的是复合风险，信息来源包括物联网监测数据、舆情监控数据、定期上报数据等。特别是当前公共安全监测物联网覆盖范围越来越广、监测指标越来越多、连续性越来越高，能够对不适合人工监测的环境、感知的信息与城市运行相关指标进行实时动态监测，构建了一个由感知层、网络层、应用层共同构成的信息系统工程。例如，人群密度大使得人群聚集风险增加，但密度大到一定程度，密度的直接影响显著降低，而是受到周边环境、人群状态、组织管理等多种因素影响，人群聚集风险等级没有通用的临界值，单纯靠“望”难以进行风险研判，利用时间序列大数据，通过监控视频进行趋势研判，确定时空风险分级，对人群拥挤踩踏事故进行预警。

（3）“问”是专业维度的识别和判断，主要针对不确定风险和模糊风险，方法有图像识别、语义分析、专家知识库、公众行为等。专家系统由人机交互界面、知识库、推理机、解释器、综合数据库、知识获取6个部分构成，具有智能特点，它的智能化主要表现为能够在特定的领域内模仿人类专家思维来求解复杂问题。因此，专家系统能够对该领域专家的海量知识进行学习，拥有类似人类专家思维的推理能力，并能用这些知识来解决实际问题。针对诸如特大地震、大面积停电、恐怖袭击等事件演化和应急处置情景分析，在利用“望”和“闻”的数据基础上，还需要构建相应的专家知识库和公众行为库，才能厘清灾难事件与心理、社会、制度和文化状态的相互作用，为相应事件的风险认知程度和防范水平提供科学的评价手段，从而为安全预警、优化调度提供可靠准确的意见与判断。

（4）“切”是应用维度的结果呈现。针对“望”“闻”“问”获得的自然、技术、社会等各领域大数据进行综合分析，能够查找隐藏在问题背后的数据关联性，但关联性最终要为具体的目标服务。如何将纷繁复杂的多源异构数据处理成具有决策价值的有效信息，从而满足城市安全、风险和韧性评估的不同需求，助力政府预测和决策科学化，支撑城市治理科学化，并向更加包容性的风险治理方向扩展，要求科学、政治、经济和社会的不同角色参与到风险评估和管理的决策过程中并发挥作用。例如，当前很多城市运行系统问题与城市老龄化问题密切关联，并纳入老年人的行为表现、身体健康状况、情绪与认知水平等因素，才能切中实际形成正确的体检结果。城市安全体检需要跳出完全依靠技术手段的认知，迈向“后常规风险治理”[12]，仅有技术专家参与的决策应该向那些会承受巨大的风险的人开放，以保证城市安全体检对城市治理工作的作用能够切实可行。

4 结论

笔者阐述城市安全治理从事故预防与处置、风险治理到韧性建设3个发展阶段，对城市运行系统安全体检的界定、类型、方式进行划分，提出城市安全体检“望、闻、问、切”的方法和程序，为城市安全治理和韧性建设提供科学的依据和保障。