弹性城市研究进展：概念维度与应用评价

贾 舒

（中共四川省委党校 决策咨询部，四川 成都 610071）

当今社会面临的一个问题是大城市的不断蔓延，1900年，世界人口中只有10%居住在城市地区，自1950年以来，城市化水平不断提高。根据联合国的预测，当前世界人口总人口为76亿，2050年将达到98亿，而生活在城市地区的人口预计将从55%增加到68%，也就意味着未来将有54亿人生活在城市。大量人口在城市集中，城市将面临就业、粮食安全、住房、卫生、教育等基本公共服务以及城市规划、城市环境、城市管理等各方面新的挑战。因此，未来针对城市的政策应因地制宜地提供工具与手段，以实现可持续的、有弹性的城市化，最大限度地提高城市集聚经济的效益，减少城市病。考虑到城市的规模、人口多样性和复杂性的不断增加，未来城市可能不但要面临由于城市自身规模扩大所带来的治理难度增加，同时也要面临来自气候条件、海啸、地震等自然因素的影响，城市必须要变得更加“聪明”，以应对城市化所带来的系列挑战。因此，增强城市弹性十分必要。

一、弹性城市的概念

（一）弹性的概念。

“弹性”（Resilience）一词最初是由Holling于1973年提出并将这一概念与生态系统联系在一起，国内也有学者译为抗逆力、复原力、恢复力、韧性等。弹性原本为一个物理学名词，类似于弹簧的特征，一般用来表示一个物体在外力的作用下，如何运动或发生形变来保持原有的稳定特性。Holling认为，弹性决定了系统内部关系的持久性，是衡量这些系统吸收状态变量、驱动变量和参数变化并仍然具备持续能力的度量。[1](p1-23）在这个定义中，弹性是系统的属性，持久抑或灭绝都是可能性的结果。自Holling将这一概念提出之后，各个学科开始介入研究，从研究结论看，弹性的主要目的是减少干扰造成的影响，这一概念，可以贯穿于各个研究领域，但是却没有一个统一的定义适用于各个领域，国外一些学者认为这样一些运动都与弹性的定义相关，例如，重新配置（Martin，2012）、[2](p1-32)速度（Pimm，1984）、[3](p321-326)恢复（Bocchini，Frangopol，Umenhofer，&Zinke，2014）、[4](p4004)维 护（Allenby&Fink，2005）、[5](p1034)调整（Gao，Barzel，&Barabasi，2016）[6](p307)和抵抗（Haimes、Crowther，&Horowitz，2008）。[7](p287-308)

因此，可以得出结论，弹性是指系统抵抗或适应特定干扰能够恢复其正常功能或平衡状态的能力。不同学科、不同领域对弹性的概念定义虽有不同，也尚未达成共识，但多学科的研究也进一步加深了对弹性本质的认识。

（二）弹性城市的概念。

表1 不同研究领域对城市弹性的定义

关于弹性城市的概念有大量的研究，为了对有关弹性城市的文献进行全面的回顾，笔者搜索了3个数据库：Web of Science，Google Scholar，Web of Knowledge，在搜索过程中运用了诸如“城市弹性”“弹性城市”“弹性城市系统”等术语作为研究关键词，搜索了2003至2018年期间，在这3个网站上发表的论文，按照相关性对文章进行排序，并根据文章内容的相关性考虑超过10条引用的文章，最终共获得101篇论文。从这101篇论文中，可以看出不同研究领域对弹性城市的概念并不完全清晰和客观，正如 Klein、Nicholls和 Thomalla（2003）所指出的，研究弹性城市问题在于定义的多样性以及将其中任何一个定义转换为操作工具。[8](p35-45)

从上述不同研究领域对城市弹性的定义表明，大约一半的定义是在城市系统受到威胁的情况下提出的，例如城市面临气候条件、洪水等自然灾害的影响。另一方面，一些定义是在城市可持续性的背景下提出的，为了提高城市服务能力而进行的系统变革。然而，从弹性定义中不难发现，定义的主要差异在于采取什么样的行动，来应对诸如自然灾害、气候条件、灾难、危机或破坏性事件等干扰因素，即如果城市系统能够容忍、维持、中和、支持、坚持、抵抗、吸收、生存、重组、调整、适应、恢复、应对，那么城市系统就是有弹性的。

图1 弹性城市概念流程图

通过对这些定义的分析，可以确定弹性城市的四个基本支柱：抵抗、恢复、适应和转化。图1给出了表示弹性城市概念的流程图，该流程图将概念的出现和演变转化为一种概念工具，在这种工具中，评估一个具有弹性的城市系统在面对一系列干扰时的抵抗、维持、恢复、适应或转换能力。因此，考虑到所给出的所有定义和图1中的信息，可以得出结论，弹性城市是指城市及其城市系统吸收破坏，减少干扰，提高适应未来变化能力的系统。

二、弹性城市的维度

弹性城市的分析与自然灾害相关的威胁和风险显著相关。Ostadtaghizadeh et al.（2015）对城市抗灾能力评估模型进行了系统回顾，并提出按照物理（工程）、自然（生态）、社会、经济、制度五个维度来研究弹性城市。[29](p4)

（一）城市经济弹性。

研究城市经济弹性的主要代表人物是Rose（2007），他认为城市经济弹性主要涉及城市中的个体、家庭、公司、市场和宏观经济不同层次，是外来冲击发生时和发生后，为避免潜在的利益损失所采取的快速响应和适应策略。[30](p383-398)Rose认为城市经济弹性具有静态与动态之分。静态弹性更多地强调市场能够根据价格对资源进行配置，而动态弹性则更多依靠资本修复和重建资本存量来实现快速恢复。随后，Martin（2007）等学者从经济地理和城市规划的视角来研究城市经济弹性以及产业系统弹性。他们认为城市经济弹性与自然生态弹性类似，也具有复杂性、多样性和自组织能力的特征。[31](p573-601)Polèse（2010）提出成功的城市经济弹性应该包含四个方面的内容。一是城市内有众多的受过职业技术培训和良好教育的人口；二是城市内部有较为广阔的腹地及市场；三是产业结构优化，特别是服务业在产业结构中占比较大；四是城市规划建设较为宜居。[32](p143-156)

图2 城市弹性的五个维度

（二）城市物理弹性。

城市物理弹性是工程弹性的概念在城市及其系统中的运用。工程弹性是一个物理概念，是指物体在受到外力的情况下，没有完全变形并能够通过自我储存能量逐步恢复的能力。城市物理弹性是将工程弹性的观点引申到城市及其系统，主要是指城市基础设施在自然和人为的灾难中快速恢复的能力。因此，城市物理弹性具有单一稳定和恒定性的特征。McDaniels T（2008）根据坚固性和快速性的特征出发，从基础设施系统的角度提出要增强基础设施系统的适应性以应对极端事件，使其产生的“多米诺骨牌”危害效应降低到最小。[33](p310-318)Stevens M R（2010）强调当前人们应通过更新城市规划的设计理念，不断提高城市基础设施的弹性来达到城市防灾减灾的目标。新城市主义的规划建设，要求城市规划师和城市管理者采取更加积极的土地利用规划，实现城市由高碳城市向低碳城市转变。[34](p105-115)

（三）城市自然弹性。

城市自然弹性即Holling提出的城市生态弹性。Holling认为随着人类活动日益集中于城市，生态环境与人类的社会、经济、政治活动影响更加密切，但是由于城市化的快速推进，人口过度集中造成生态系统越来越脆弱，全球气候变化降低了城市应对变化的弹性，进一步增加了生态系统的脆弱性。[35](p3-22)因此，城市必须加快革新的步伐，通过建设一套能够应对各种不确定性冲击的生态系统来提升城市自然生态弹性，提高城市自组织能力，最终实现人与自然的和谐发展。Alberti M是继Holling之后，对城市生态弹性做出诸多研究的代表人物，他认为人类活动必须依赖于生态系统的支持，特别是生态系统所提供的自然资源的支持。[9](p1169-1179)因此，城市生态弹性的研究重点，是人类活动的社会经济过程与生态自然间的相互作用及其结果。要增加城市的生态自然弹性，必须要从城市发展的形态、布局以及土地利用方式中，探索生态自然系统与人类系统间的关系。

（四）城市社会弹性。

城市社会弹性是城市自然生态弹性在人类社会领域中的应用。Adger（2000）是城市社会弹性的代表人物，他是第一个将生态弹性的理念引入社会弹性领域中。他认为社会弹性就是人们应对由经济、社会、政治以及环境变化带来压力的能力。[36](p347-364)社会弹性的研究重点在于时间和空间两个维度。从时间维度上看，主要是研究城市经济发展对社会不同群体的影响，通过这些群体组织结构的脆弱性与弹性的相关度，来找到提升社会不同群体抗压能力的途径。从空间维度上看，主要是从家庭、社区、城市的不同尺度下，对应对危机和突发事件冲击时的反应能力。

表2 五种弹性城市研究维度主要观点比较

（五）城市制度弹性。

城市制度弹性是最近研究的热点内容。城市制度弹性是指通过多元主体联合的、运行机制灵活的并以不断创新学习为基础的治理模式，通过创新性资源的投入和构建多层次组织网络来增强城市弹性。Brown等（2012）认为城市制度弹性的核心在于以政府为代表的城市管理者通过城市治理模式创新来实现城市发展，使城市更加具有灵活性、适应性强的特点。[19](p531-556)因此，城市创新资源的整合、集聚和催化就是城市制度弹性的关键所在。

三、弹性城市的应用

目前城市弹性理论已应用于各种不同的学科领域以及不同城市系统及其运行，有学者关注气候条件变化，因为这是城市即将面临的主要问题之一，有学者关注人口增长和城市化现象相关的外部性，还有结合运用各种弹性方法的城市进行更全面和综合的方式开展城市规划，以达到改造、维护城市系统的目标。目前，“杯球”模型、适应性循环模型、多尺度嵌套适应循环模型和经济弹性轨迹模型是最为著名的四种弹性城市应用模型。

（一）“杯球”模型。

“杯球”模型由Tilman&Downing于1996年提出，其主要被用来解释城市物理弹性。[37](p363-365)图3展示了“杯球”模型的示意图。图中的杯子1和杯子2分别代表城市正处于的两种不同稳定状态，小球则代表城市系统运行状态，而箭头代表的是城市受到的干扰。当小球位于稳态1的杯底时，代表城市系统达到稳定状态。当城市系统受到干扰或风险时，小球则离开稳态1的杯底并开始向杯子边缘移动，最终进入到稳态2的杯子中，而当小球处于稳态2杯底时，新的稳定状态形成。Tilman&Downing把（t）称为物理弹性，即表示城市处于新的稳定状态所需的时间，把（r）作为城市系统吸收的干扰总量。

图3 杯球模型

（二）适应性循环模型。

适应性循环模型由Holling等于2002年提出，是最具代表性的弹性城市研究模型。在该模型中，Holling认为，城市及其系统在外来冲击和压力下，将经历生长—保护—释放—重组四个阶段，最后得以保持城市发展活力。[35](p3-22)在适应性循环模型中，r、k、Ω、α分别代表生长、保护、释放、重组生命周期的4个阶段。在r阶段，城市系统增长较快，积累资本较多；当处于k阶段时，城市系统发展较为缓慢且变得保守，集聚的资本开始固化，并开始排斥其他竞争者，对城市的控制力逐步增强，城市变得逐步僵化，城市弹性开始逐步降低；当处于Ω阶段时，城市经过长期的积累，在突发事件以及外部压力的冲击下，将积累的能力释放，在释放过程中，城市可能处于崩溃的边缘；在α阶段时，城市系统开始重新自组织，进入重组期，促使城市重复上一轮循环或者进入到新的循环中去。因此，城市系统构成了一个适应性循环圈。

（三）多尺度嵌套适应循环模型。

图4 适应性循环模型

多尺度嵌套适应循环模型也被称作抗沌模型，该模型提供了跨尺度链接的适应性循环模型。Holling认为，城市系统会存在反抗（revolt）和记忆（remember）不同尺度间的适应性循环。[35](p3-22)反抗（revolt）代表着城市及其系统一个低层次的关键变化可能会导致城市及其系统的高层次变化，特别是城市处于适应性循环中的k阶段，此时的城市高度僵化和脆弱，一个低层次的变化，可能会影响整个城市系统。记忆（remember）则表示当发生外力变化后，处于k阶段的高层次会对低层次有很大的影响，高层次能够通过演变，保证城市系统在保留自身的基础之上进行更新，而这是弹性城市的关键所在。

（四）城市经济弹性轨迹模型。

Simmie（2009）提出城市经济弹性的运行轨迹，他认为城市及其系统的经济弹性具体表现为城市经济系统增长路径的差异，并用“完全恢复”和“有偏复原”两种状态来区分城市经济弹性轨迹。[38](p27-43)图6展现了4种不同的经济弹性运行轨迹，从图（a）的运行轨迹看，与新古典经济学中均衡的概念颇为相似，即城市系统在受到外在压力或冲击后，会导致城市经济系统偏离原有的增长路径，市场的修复机制会逐步开始运行，直到城市经济增长回到原来的轨迹上，城市经济系统表现出“完全恢复”的状态。图（b、c、d）的运行轨迹表明外在冲击和压力会对城市经济系统的增长路径产生永久性影响，经济系统难以恢复到之前的均衡状态，甚至会改变经济的增长路径，实现“有偏复原”。而“有偏复原”又可以分为两种情况，一种是正的“有偏复原”如图（d），其表示城市经济系统在受到冲击时，由于城市经济弹性较强，能够在恢复过程中超越固有的增长路径，不断提升增长速度，创新生产力，最终实现经济复苏。另一种则是负的“有偏复原”如图（b、c），在遭受冲击后，两者的增长路径都难以恢复到以前的水平，这也是经济弹性较弱的表现，而二者不同之处在于，增长速度的差异。如果外部冲击只是一般性产业，则城市经济可能恢复到冲击前如图（b），若是外部冲击到工业基础，则城市经济可能表现为全面收缩如图（c）。

四、弹性城市的评价

图5 多尺度嵌套适应循环模型

图6 城市经济弹性轨迹模型

随着对弹性城市概念研究的不断深入，学者们也开始着手研究如何对其进行科学客观的评价。对弹性城市的评价是保证城市系统在应对外部冲击和压力能力的综合体现，也是保证城市在面临危机时能够实现可持续发展的重要决策依据。从目前研究看，对弹性城市评价的研究主要集中在一些国际知名的基金研究组织、大学等机构，学界尚未对如何确立一套科学的评价体系达成共识。因此，目前弹性城市评价指标体系也存在着不同评价主体采用不同的评价指标。总体而言，弹性城市的评价尺度主要集中在国家、大都市区、城市以及社区这四种层面，弹性城市的评价领域则主要集中在城市内部各系统，例如城市人口健康与福祉、城市基础设施和城市生态环境以及城市气候变化与灾害应对等方面。

表3介绍了不同评价尺度指标体系的特点。在国家尺度下的评价体系由美国圣母大学（University of Notre Dame）2013年发布，其展现了全球177个国家应对全球气候变化的能力。该指标体系由脆弱性（Vulnerability）和适应性（Readiness）两个维度共9个主要指标组成。在大都市区的尺度下，纽约州立大学布法罗分校（University at Buffalo，the State University of New York）2011年发布了美国361个城市的弹性等级，其评价体系主要由区域经济能力、社会人口情况、社区连通能力等3个维度共12个主要指标组成。在城市尺度下，美国洛克菲勒基金会于2014年发布了针对14个案例城市的弹性评价，其指标设计分为4大类12个分项，其中4大类由城市健康和福祉、城市经济和社会、城市体系与服务以及城市领导力与战略构成。针对社区尺度的指标体系由国际红十字会最先于2011年发布，目的在于关注城市社区的安全性。其研究了4个国家中的30个社区的弹性要素构建了弹性指标体系。从构成上看，该指标体系包含了外部资源的获得性、资源的所有权和基础需求3个方面。

五、研究结论及展望

本文回顾了城市弹性的相关文献，重点介绍了城市弹性的定义、维度、应用及评价的演化过程，试图以此进一步明晰城市弹性的内涵，以帮助政府机构改善城市应对可能影响其功能的破坏性事件。为了建设更具弹性的城市系统，有必要结合各种来源的经验，包括整合不同类型的知识和各种方法，政府部门可以在这些方法中进行合作，以产生可靠的、环境化的、具有社会活力的和可实施的科学知识。

由于弹性城市存在许多定义、维度上的差异，因此在城市弹性评价和使用过程中，有可能面临缺乏合适的评估工具，从目前的情况看，以美国圣母大学（2013）、纽约州立大学布法罗分校（2011）、洛克菲勒基金会（2014）、红十字会（2011）等为代表的研究机构，以及后续北九州城市中心（2014）、联合国国际减灾署（2014）、大阪大学（2014）等为代表的研究机构陆续发布了弹性城市指标体系，做出了相应的弹性绩效评价，但仍然不是最为全面、最为客观和普遍接受的衡量和评价标准。因此，未来城市弹性研究的焦点在于如何设计、实施和监测城市弹性的工具，并据此采取提高不同城市系统弹性的最有效的措施。

从弹性城市的角度来看，一个城市的功能平衡不可能在其他情况下轻易复制，这还取决于城市政府系统的弹性水平。这项工作可以作为今后研究的基础，也可以作为确定改善城市环境的基础，使政府能够采取行动或政策，减轻自然灾害或人为破坏事件对城市的影响。弹性城市这项工作可以作为一项政治工具，规划制定相关增强城市弹性的政策。

表3 不同尺度弹性城市评价体系比较