优化城市公共空间格局提升应急管理体系建设——记上海师范大学环境与地理科学学院教授於家

谢更好

工作闲暇时，上海师范大学环境与地理科学学院教授於家总会带着自己的孩子去家周围的广场、公园、绿地玩耍。孩子喜欢看公园中的花花草草，看蚂蚁忙碌工作，看小鸟飞扑觅食。每当这个时候，於家总会对孩子说：“爸爸在计算机编程中也学习小蚂蚁、小鸟寻找食物的聪明办法，以后你要学会多思考，多向大自然学习。”其实，大自然和这些贴近我们生活的公共场所，正是於家的研究对象。

城市空间，这一看似空泛的概念，却蕴含着十分复杂的科学问题，其科学管理与应急体系的建立与我们国家的发展和社会稳定息息相关。事实上，早在2019年11月29日习近平总书记在主持中央政治局第十九次集体学习时就强调，应急管理是国家治理体系和治理能力的重要组成部分，承担防范化解重大安全风险、及时应对处置各类灾害事故的重要职责，担负保护人民群众生命财产安全和维护社会稳定的重要使命。

在这一大背景下，於家从地理学视角出发，将城市空间优化和应急疏散避难决策建模这两方面相结合，以解决城市安全防范和应急管理中的一系列科学问题。在优化城市公共空间与构建应急管理体系的道路上，於家所从事科研工作的价值正在一步步得以实现。

以地理学为起点的科研之旅

有地而生，有理而存。一直以来，地理都是我们生活的根基。从小於家就受伟人“江山如此多娇，引无数英雄竞折腰”的情怀影响。他于2000年高考后，如愿进入了华东师范大学地理系地理科学师范班。大学时期，在接触了多媒体地图的神奇魅力后，他暗下决心，要为自己的专业学习插上计算机技术的翅膀。

21世纪初，信息科学展现了迅速发展的态势。在国家的号召下，於家考入了华东师范大学何积丰院士担任院长的全国第一批软件学院，从原来的地理科学转到了华东师范大学软件工程专业。

2005年於家从软件学院毕业时，软件工程正是社会趋之若鹜的热门专业，许多单位向他发出了邀请。在这种情况下，於家却始终不忘初心，心无旁骛地考研，回到华东师范大学地理系成为吴健平教授的研究生。这期间，於家不仅学到了地理信息系统应用方法与开发技术，也开始领悟地理信息科学的思想、感受地理信息科学的魅力。最为重要的是，吴健平教授的言传身教，坚定了於家把地理信息科学从“专业”上升为“事业”的决心。

为了能学到更多的前沿专业知识，於家在导师的推荐下，来到澳大利亚联邦科学院水土研究所接受联合培养。在导师陈芸研究员和夏泽翰（Shahbaz Khan）教授的指导下，於家参与了澳大利亚政府的决策项目。在这一项目中，他们对墨累河流域的灌溉性农田是进行改造还是让其退化，进行了甄别和鉴定。导师不辞劳苦、认真踏实的工作作风和一丝不苟的研究精神，为於家树立了勤奋而执着的楷模形象。可以说，在跟随导师陈芸学习的一年半时间里，於家开始了从“学生”到“学者”的转型，为他后续的学术道路奠定了坚实的基础。

独辟蹊径构建公共空间应急体系

城市公共空间是有节奏、有序列、有空间拓扑关系的。城市空间优化与应急疏散涉及城市应急管理的预防、准备、响应、恢复等多个阶段，要想建立完整的应急体系，必须运用多领域、多学科的交叉研究，而地理信息科学便是实现这一目标的关键基底学科。

经过多年在城市空间优化与应急疏散决策建模研究中深耕，於家厚积薄发，并提出了新的研究角度。“我尝试从地理学视角出发，将城市空间优化与应急疏散避难决策建模结合起来，解决城市安全防范和应急管理中的一系列科学问题。此前，应急疏散决策领域的研究大多基于网络模型、元胞自动机模型、社会力模型或多智能体模型优化应急疏散的过程，而我的研究则是进一步将城市用地和公共设施格局综合优化，还更多地考虑人群聚集风险和应急疏散风险因素的影响，大幅降低安全风险，提高城市应急管理能力。”於家说。在这一创新思维的基础上，他开展了大量的科研实践。

一般来说，大都市的开放性公共空间，具有边界开放及内部人群流动性强的特点，很难像封闭的景区或主题公园那样，能对聚集人群进行应急疏散管理以及局面控制。而此时，如能有熟悉公共空间格局的引导人对疏散人群加以引导，则可以充分减小疏散人员的恐慌与骚乱，使聚集人群迅速撤离。於家说：对于大都市开放性公共空间而言，应该统筹考虑公共空间内外部的人群聚集情况及疏散风险。他认为应急疏散时，将人员引导到公共空间外部远远不是结束，而将人群引导到安全的安置点才是疏散引导过程的终结。但是由于开放性公共空间内外部人群聚集的动态变化大、联动效应强，空间格局对疏散也有显著影响，要及时地实现人员安全疏散存在很大难度。

为了攻克这一难题，於家在国家自然科学基金面上项目“时空大数据支持下的大都市开放性公共空间内外一体化应急疏散引导研究”支撑下，深入研究与规划应急疏散策略，包括与之密切相关的空间格局、安全设施、管理水平、引导人空间配置、疏散人员状态及其行为特点等因素，优化城市公共空间格局，提升应急管理体系建设。他不仅采用随机森林算法、经典风险分析理论，构建时空大数据支持下的大都市开放性公共空间内外人群聚集密度估算方法，还运用多智能体模型和蚁群算法、粒子群算法等仿生学算法，构建公共空间一体化应急疏散引导方法，优化疏散引导的策略及途径。如今，於家团队已取得了上海市开放性公共空间人群聚集风险评估的相关成果，并发表了理论文章。他们自主研发的模拟人群疏散引导的相关软件，正在申报国家专利。

将研究成果扎根于社会

科研需要长期坚守。在於家看来，这份坚守既是职责也是使命，更是对科研工作者的考验与淬炼。虽然国内外已有比较好的数据获取平台，但这些平台还是很难提供有效的专业数据。为了获取第一手科研数据，不管是炎夏还是寒冬，在室外长达数十小时的数据采集，已是於家团队的工作常态。虽然劳苦，但只要能获取准确的实验数据，对于他们来说，这一切都是值得的。

多年来，於家和研究团队还将上海的静安、徐汇、宝山等中心城区作为核心研究区，进行了城市应急避难场所选址、游憩空间格局优化、土地利用潜在适宜性分析等研究，为城市发展蓝图提供了规划支持。他们研究的成果，已经在上海市城区发展中得到了应用。

步履不停的科研之路

科研之路永无止境。现如今，於家科研团队的脚步还走出上海，延伸到长三角等地区。作为长三角城市湿地生态系统国家野外科学观测研究站地理信息科学专业负责人，於家亲历了学生专业实习基地的建立，在青浦金泽镇和浙江德清县等地，他多次带队指导本科生野外实习。他指导的本科生、研究生还屡屡在国际、国内专业大赛中获奖。

通过多年的研究开拓，於家及其团队在国内外树立了知名度，他们提出的疏散预动作时间估算、昼夜人口分布估算、应急疏散决策框架等成果得到了国内外学者的广泛认可，并被中国科学院地理科学与资源研究所、香港中文大学及英国拉夫堡大学、美国俄亥俄州立大学、美国康涅狄格大学等国内外顶尖高校或研究机构的学者采用，获得了很好的应用效果和学术评价。

现如今，於家及其科研团队正积极投身上海市第一次自然灾害综合风险普查中，面对未来的地震、洪涝等灾害，於家团队将着力开发城市空间优化模型及应急决策模型，为城市风险防范和应急响应提供科学支撑。他们还将进一步耦合空间智能和地球大数据技术，研发城市居民区和公共空间一体化疏散引导和应急物资调度决策模型，为构建城市智慧应急系统提供解决方案与科学智库。

哲人说：人的知识好比一个圆圈，圆圈里面是已知的，圆圈外面是未知的。你知道得越多，圈内越大，你不知道的圈外也就越多。科学无止境，需要在扎实基本功的基础上，一步步走向尖端。在於家看来，只有沉下心来做学问，才能真正造福于社会。展望未来，於家还将努力践行自己的科研使命，带领团队将成果落地到祖国乃至世界更多地方。