长三角区域城市韧性测度与对策建议研究*

宋 青，仲生圆，陈骏宇

(苏州科技大学 商学院，江苏 苏州 215009)

城市日益成为社会风险产生和呈现的首要领域。[1]《2020世界风险报告》(Theglobalrisksreport2020)显示，来自自然、经济、社会、生态等的风险正严重威胁着城市的健康发展。[2]过去50年，气候变化致使全球灾害数量增加了5倍，灾害损失增加了7倍。[3]自然资源保护协会(NRDC)报告显示，在我国致使气候变化的温室气体70%以上来自城市。[4]为应付气候变化等城市风险，我国明确提出2030年实现碳达峰以及2060年实现碳中和的目标(“双碳”目标)，这对城市管理提出了更高要求。因此，当前城市如何在实现“双碳”目标的背景下应对城市风险显得尤为重要。现代城市风险呈现整体性、复杂性等特征，传统的城市风险管理思维着重强调对重大突发事故的防灾减灾，难免落入“头痛医头，脚痛医脚”的困局。以“耐灾、动态平衡、适应成长”为主要特征的“韧性城市”建设理念，则以全新的视角探讨灾害和环境变化对城市系统的影响。[5]2020年10月29日，党的十九届五中全会审议通过《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》，其中明确提出“建设……韧性城市。提高城市治理水平，加强特大城市治理中的风险防控”。基于此，笔者从经济、社会、生态、基础设施以及文化五个维度建立综合指标，结合“双碳”目标对城市发展的新要求丰富城市韧性的内涵以及测度指标体系，选取经济活力强、开放程度高、城镇化率超60%的长三角区域作为研究对象，利用ArcGIS可视化时空演变特征，运用博弈组合赋权法综合主客观权重，使赋权结果更加科学合理，并结合模糊物元分析法测算城市韧性水平。这既丰富了城市韧性水平的测度方法，也为其他城市或区域建设韧性城市提供参考和借鉴。

一、文献综述

“韧性”本意为“回复到原始状态”，其内涵发展至今共经历了从工程韧性到生态韧性再到演进韧性的三次修正。其中，工程韧性片面强调“恢复力”，生态韧性强调系统受扰动后打破原有平衡并向更高级的平衡转化的能力，演进韧性摒弃对“恢复力”与“平衡状态”的刻意追求，注重扰动后的学习与创新。1973年，加拿大生态学家霍林(Holling)首次用“韧性”来解释生态系统的稳定性[6]，打破了将城市视为“脆弱承灾体”的传统城市风险管理观念，认为城市是一个多系统平衡的动态集合体。21世纪前后，学术界将“韧性”概念引入城市规划领域，提出建设韧性城市的想法，但对“韧性城市”的概念界定并未达成共识。其中，阿贝蒂(Alberti)认为，韧性城市是城市在遭受外界干扰后能够维持原有主要特征、结构和关键功能的能力[7]。“100韧性城市”(100 Resilient Cities)认为，韧性城市是由个人、社区、机构、行业及其所组成的系统，无论是遭受应急性冲击还是经历缓慢性压力仍拥有生存、适应和可持续发展的能力。[8]国际区域环境协会(ICLEI)认为，韧性城市是在经历外部扰乱后可以快速恢复、在面对内部变动后具有相对稳定性的城市。邵亦文等通过深入剖析国际文献，指出韧性城市是城市系统和区域通过合理准备、缓冲和应对不确定性扰动，实现公共安全、社会秩序和经济建设等正常运行的能力。[9]孟海星等认为，韧性城市是城市系统所拥有的适应以及应对变化的能力。[10]综上，韧性城市可以概括为，既能够承受长期风险，又能够缓解应急压力，并可以分散风险，从风险中学习成长的城市，是城市风险管理的战略导向和崭新范式。

城市韧性的内涵可从狭义和广义两个层面解析。狭义的城市韧性是对城乡系统抵御和管控灾害事件能力的刻画；广义的城市韧性不仅包含城市对于灾害事件的防控能力，而且体现为城市作为复杂巨系统在灾害与变化中不断调整适应、整合各类资源实现可持续发展的演化能力。[11]多数学者认为，城市韧性应包含经济韧性、社会韧性、生态韧性以及基础设施韧性[12-15]，也有学者将其划分为制度韧性、社区韧性。笔者认为，长三角区域城市韧性是经济、社会、生态、基础设施以及文化多系统交融的集合体，既能够应对长期风险，又能够缓解应急压力，具有时间和空间双重变化特征。从韧性城市的实践来看，国外相关研究起步较早，并且得到顶层设计的支持，如日本基于自然灾害频发出台了《国土强韧化规划》、英国伦敦出台了《韧性伦敦规划》。近年来，我国部分城市的风险管理也开始进行韧性城市建设的探索，如四川德阳、湖北黄石、浙江义乌、浙江海盐积极加入全球“100韧性城市”项目。相应地，有关韧性城市的研究方法也趋于多样化，如韧性社区评价法(CRAM)、城市灾害韧性评价卡(DRSC)等，主要是借助专家学者的经验对已有指标体系进行打分。我国学者对韧性城市的研究方法主要是利用主客观赋权法，其中单一赋值法如层次分析法、熵值法等，组合赋值法有熵权-TOPISS法、熵权-正太云模型等，再对赋值结果进行时间的横纵对比，或通过测算泰尔指数、莫兰指数等进行空间维度分析。相对而言，国外的研究方法实施难度较大，而国内的研究方法更加具有可操作性。

当前，学界对于如何构建能够反映城市韧性影响因素的指标体系众说纷纭。有学者从城市发展单一层面分析各指标与城市韧性发展的关系。经济韧性表示城市经济抵御风险能力，如张振等研究表明经济复杂度、产业结构多样化等与城市经济韧性成正相关[16]，刘逸等研究表明区域经济韧性具有差异性[17]。社会韧性是指面对风险时社会系统的恢复以及平衡能力，如芦恒基于新冠肺炎疫情分析社会韧性，提出构建具有“抗逆性”和“公共性”的中国社会韧性体系[18]。生态韧性是指生态系统的自我修复能力，如沈洁等分析了云南省生态韧性时空演变特征[19]，孙阳等从社会生态系统的视角探讨了长三角地级城市韧性度评价[20]。基础设施韧性主要涉及城市关键基础设施的防御、恢复能力，如布鲁诺(Bruneau)建立时间变化曲线来描述基础设施韧性度[21]。随着研究的深入，学者们倾向于从多维视角构建指标体系，但仍主要集中于经济、社会、生态、基础设施四个维度，较少涉及文化层面。

二、研究区域与研究方法

(一)研究区域

长三角区域包括上海市、江苏省、浙江省、安徽省的41个城市，“是我国经济发展最活跃、开放程度最高、创新能力最强的区域之一，在国家现代化建设大局和全方位开放格局中具有举足轻重的战略地位”[22]。2018年11月长江三角洲区域一体化发展上升为国家战略；2019年12月《长江三角洲区域一体化发展规划纲要》发布，明确提出未来长三角“一极三区一高地”的战略定位以及较高水平的发展目标，长三角区域发展进入高质量一体化的全面施工期。借助政策红利、自然禀赋及人文基础，长三角区域社会经济发展一直位居全国前列。然而，一体化集聚发展的城市群特点也使得城市生态污染严重、碳排放增多、城市风险加剧。据不完全统计，长三角区域碳排放占全国碳排放的20%左右，且城市群内一些大城市极易遭受城市风险袭击，如南京禄口机场新冠肺炎疫情、苏州盛泽龙卷风等。因此，长三角城市群既是实现“双碳”目标重要区域，也是建设韧性城市的紧迫区域，以此为研究对象具有现实意义。

(二)测度模型

1.基于博弈论思想的主客观赋权

博弈组合赋权法的思想是以纳什均衡为目标，调节由于权重确定方法不同而产生的不同权重之间的冲突，通过更加科学的方式协调主客观赋权结果，目前多运用于权重确定领域。笔者以层次分析法作为主观赋权法，以熵值法作为客观赋权法，并通过博弈论组合赋权思想组合两者赋权结果。计算步骤如下：

第一，计算主客观权重。层次分析法所确定的权重记为W1=(a1,a2,…,an)T；熵值法所确定的权重记为W2=(b1,b2,…,bn)T，其中n为二级指标数量。

第二，构造基本权重集W=(W1,W2,…,Wm)，Wm表示第m种方法确定的权重向量集。将这些权重向量任意线性组合，即

(1)

其中，ak为线性组合系数。

第三，优化线性组合系数

i=1,2,…,m

(2)

根据矩阵的微分性质可知，式(2)的最优化一阶导数条件为

(3)

式(3)可化为以下线性方程组表达

(4)

第四，归一化处理所得系数

(5)

第五，计算组合权重

(6)

2.基于模糊物元分析法测算城市韧性水平

模糊物元分析法主要用于解决不相容问题，目前广泛应用于综合评价领域。步骤如下：

第一，构建模糊物元。城市韧性模糊物元用R=(M,C,X)来表示，其中M表示韧性城市评价对象，C表示待评城市特征，X表示待评城市特征值。

(7)

第二，计算从优隶属度。正向指标μij=Xmn/maxXmn,负向指标μij=minXmn/Xmn,从优隶属度矩阵为

(8)

第三，建立差平方模糊复合模糊物元

(9)

其中，Δij=(μ0j-μij)，μ0j为各评价指标从优隶属度的最大值。

第四，计算城市韧性水平

(10)

其中，wj为式(6)中j项指标的组合权重。

3.基于全局莫兰指数(Global Moran’s I)的空间分析

利用莫兰指数分析研究区域韧性空间集聚情况，该方法由帕克·莫兰(Patrick Moran)提出，用来描述研究区域空间关联程度。[23]I>0表示研究区域在空间上存在正相关，I=0表示无相关性，I<0表示存在负相关。计算原理为

4.基于系数法的城市碳排放核算

借鉴吴建新等的研究方法[24]，城市碳排放量核算可分为以下四类：

一是电能碳排放。借鉴格莱泽(Glaeser)等的测算方法[25]，电能消耗的碳排放根据每个区域电网仅有一个碳排放因子的原理，由各区域的电网基准线排放因子以及城市电能消耗总量可得出城市电能消耗所产生的碳排放量。

二是煤气和液化石油气碳排放。煤气和液化石油气属于城市直接能源消耗，其产生的二氧化碳核算方法可直接借助《2006 IPCC国家温室气体清单指南》提供的相关系数。

三是交通运输碳排放。借鉴李红启等的测算方法[26]，将交通运输分为客运和货运，首先计算客运量以及货运量的单位能源消耗，再根据城市客运总量和货运总量计算出城市交通运输能源总消耗，依据相关能源碳排放系数测算出交通运输碳排放量。

四是热能碳排放。由于我国集中供热的燃煤锅炉以中小型为主，因此以热效率值的70%核算热能碳排放。根据原煤的平均低位发热量(20 908 kJ/kg)以及供热量、热效率、原煤发热量系数计算出所需的原煤总量，将原煤折算为标准煤(系数为0.7143 kgce/kg)可得集中供热所需的能源总量，再根据 《2006 IPCC国家温室气体清单指南》发布的原煤碳排放系数(2.53 kg-CO2/kg)可得热能产生的二氧化碳。

(三)指标体系

如前所述，现有指标体系主要包含经济、社会、生态、基础设施四个方面，较少涉及文化层面。城市是一个具有社会属性和文化属性的高度耦合系统，城市居民受教育程度、知识获取的难易程度以及文化事业产业的发展情况等很大程度上影响着城市文化建设。加入文化层面开展研究既丰富了韧性城市的内涵，又可使评价指标体系更加完善。此外，为了凸显当下城市面临的新冠肺炎疫情防控压力及气候变化风险，在社会层面选取每万人卫生技术人员数量、每万人医院病床张数、医院和卫生院数量来反映城市基本医疗人才以及医疗设施建设情况；在经济层面选取单位GDP能耗和单位GDP碳排放来反映城市能源利用效率和城市碳排放强度。综上，笔者在参考已有评价指标体系的基础上，以韧性城市理论、风险管理理论为指导，结合长三角城市群发展现状，秉着科学性、综合性、可操作性的原则，从经济、社会、工程(基础设施)、生态、文化五个维度建立综合评价指标体系(见表1)。其中，经济层面的指标主要体现为经济发展水平、产业结构、经济活力以及城市经济运行效率等；社会层面体现为城市人口及就业压力、城市管理、基本医疗、社会保障、居民生活状况等；生态层面表现为城市绿化、污染治理以及环境承载力等；基础设施层面主要涉及交通、水电、道路、通信等；文化层面体现为城市文化设施建设情况以及文化教育投入力度。

表1 长三角区域城市韧性评价指标体系

(四)数据来源

本研究选取的2010—2020年上海市以及江苏省、浙江省、安徽省所属地级市的数据，主要来源于2011—2021年上海市统计年鉴、江苏省及其13个地级市的统计年鉴、浙江省及其11个地级市的统计年鉴、安徽省及其16个地级市的统计年鉴、2010—2020年各市国民经济和社会发展统计公报、《中国城市统计年鉴》和《中国城市建设统计年鉴》，所用人均数据均以当地年末常住人口为基数计算而得。此外，由于个别数据缺失，笔者采用插值法进行补全。

三、长三角区域城市韧性水平测度结果

(一)城市韧性水平时间序列分析

图1显示了2010—2020年长三角总体及三省一市韧性水平的变化趋势。全域视角下，长三角总体韧性水平处于上升状态，但研究期内增速较慢，年平均增速为3.32%，且因受新冠肺炎疫情的影响，2020年韧性水平增速明显放缓。省域视角下，上海市韧性水平年均值为0.456，始终处于领先地位；浙江省年平均韧性水平为0.364，略高于江苏省的0.330；而安徽省均值为0.270，处于相对较低的水平。

图1 三省一市韧性变化趋势(2010—2020年)

表2显示，在长三角区域41个城市韧性水平均值中，上海以0.456排名第一，而亳州最低，仅为0.215，前者是后者的2倍多，可见城市间韧性水平存在较大差异。此外，宁波、杭州、南京、苏州的排名较靠前，且均值都突破了0.4界线，这一现象与2016年6月国家发改委发布《长江三角洲城市群发展规划(2015—2030)》密切相关。该规划明确提出要打造长三角城市群“一核五圈四带”的空间格局，其中“五圈”为南京都市圈、杭州都市圈、合肥都市圈、苏锡常都市圈和宁波都市圈。由此可见，顶层设计对于韧性城市建设有巨大推动作用。

表2 长三角区域41个城市韧性水平均值

(二)城市韧性水平空间可视化分析

采用自然间断点分级法对城市韧性水平测度结果进行分级处理，为了确保分级水平的合理性，以2015年的城市韧性水平测度结果为基准，将长三角区域城市韧性水平等级划分标准定为：Ⅰ(低，C<0.258)；Ⅱ(较低，0.258≤C<0.295)；Ⅲ(中等，0.295≤C<0.337)；Ⅳ(较高，0.337≤C<0.395)；Ⅴ(高，C≥0.395)。

图2显示的是研究期内所有地级市韧性等级占比统计。总体来看，2010—2020年长三角区域41个城市的韧性等级处于由低向高的转变过程。中等(Ⅲ)及其以下等级的城市占比相对较大，但研究期内呈现明显的下降趋势，由2010年的90.24%下降至2020年的41.46%。其中，较低韧性等级的城市数量下降最多，由2010年的17个城市下降为2020年的2个城市，而2010年的17个城市中，隶属安徽省的多达13个，占76.47%，2020年的2个低韧性等级城市为亳州和六安，均为安徽省地级市。处于较高和高两个韧性等级的城市数量呈现上升趋势，且于2017年开始超过中等及其以下城市占比，占据主导地位。

图2 长三角区域城市韧性分等级占比统计(2010—2020年)

研究期内，长三角41个城市整体韧性等级不断提高，但从空间分布看城市群内子系统间差异明显。整体来看，东部地区城市韧性水平高于西部地区，韧性等级高的城市主要分布在城市群的中部。相比而言，以上海为中心的中东部地区城市韧性水平较高，江苏西部和安徽东部则表现为以南京与合肥为中心向外输出。从不同省份来看，各省内部也呈现不平衡现象。其中，借助上海辐射作用，江苏省苏南地区韧性水平整体高于苏北地区；安徽省则以省会合肥为中心呈现向外发散的趋势，且其西部地区城市韧性水平相对较低；浙江省的城市韧性水平比较分散，2012年宁波市加入高韧性等级行列，2014年后杭州也步入高韧性水平，并且呈现带动周边城市韧性等级提升的发展趋势。

从整体发展趋势来看，韧性等级较高的城市呈现以上海为中心先后向西、向南、向北扩散发展的趋势。先是以上海为中心，沿苏锡常镇以及南京、合肥向西发展；2014年后以杭州为节点与上海、宁波相呼应，呈现环状发展；2015年由南通开始沿江苏滨海城市向北蔓延。

(三)全局空间自相关分析

为了进一步探索研究区域空间特征，本研究利用全局莫兰指数测算研究期内长三角区域城市韧性空间特征(见表3)。

表3 长三角区域城市韧性全局莫兰指数(2010—2020年)

表3显示，研究期内长三角区域城市韧性等级全局莫兰指数均通过显著性检验，且所有年份的全局莫兰指数均大于0，表明长三角区域城市韧性水平整体呈现正向显著的空间集聚特征。从变化趋势来看，全局莫兰指数可划分为两个阶段：第一阶段为2010—2014年，指数都低于均值0.388，且上升速度较快，由2010年的最低值0.354上升至2014年的0.375，年平均增长率为1.45%，表明该阶段长三角区域城市韧性水平的集聚特征还不够明显，但集聚态势在加强；第二阶段为2015—2020年，虽然指数都突破均值，但增速较慢，年平均增速为0.78%，表明该阶段长三角区域城市韧性水平的集聚态势基本形成并呈现缓慢增强趋势。

四、结论与建议

研究结果显示：第一，从时间范围来看，长三角区域城市韧性水平虽呈现上升趋势，但速度较慢，且城市群内部差异明显。中等韧性及其以下等级的城市占比依然较大，但研究期内有明显下降趋势，高韧性等级的城市在逐年增加。第二，在空间演变格局上，全局莫兰指数显示41个城市韧性水平整体上呈现正向显著的空间集聚特征，区域集聚态势基本形成并处于缓慢增强状态。第三，全域视角下，东部地区城市韧性水平高于西部地区，韧性等级高的城市主要分布在城市群的中部。省域视角下，浙江省整体韧性水平略高于江苏省，安徽省处于相对较低的韧性水平。此外，各省内部城市韧性水平也参差不齐，江苏省内苏南地区高于苏北地区，安徽省内韧性等级高的城市呈现以省会合肥为中心向外发散的特征，浙江省分布特征呈现由宁波、杭州带动周边城市韧性等级提高的趋势。市域视角下，韧性等级较高的城市呈现以上海为中心先后向西、向南、向北扩散发展的趋势。

据此，笔者结合长三角区域的发展实际，提出提升长三角城市韧性水平的建议。

一是提升“双碳”目标与城市韧性建设融合度。当前气候变化引起极端天气频发，同时也加剧了城市面临的风险，可见“双碳”目标与韧性城市的建设理念趋于一致。因此，结合2021年《国务院关于印发2030年前碳达峰行动方案的通知》(国发〔2021〕23号)以及城市韧性建设基本要求，可从以下几个层面来提高两者融合度。从经济层面来看，需要优化经济结构，促进产业绿色转型升级，提高城市能源利用效率，尤其是城市群内的资源型城市，同时需要推进碳交易市场的形成，促进区域生态产品的价值实现；从社会层面来看，需要加强长三角区域技术合作，培养技术型人才，促进绿色低碳相关研究的产学研深度融合；从生态层面来看，加快建立区域生态屏障，加强绿地建设，增加城市固碳增汇能力；从基础设施层面来看，需要提升交通基础设施绿色化，完善公共服务系统，提倡绿色出行；从文化层面来看，需要加强对居民进行关于建设韧性城市以及实现“双碳”目标的教育及引导，为有效推进韧性城市规划以及落实“双碳”目标战略做铺垫。

二是推动城市群北翼都市圈建设。从测度结果的时空分析来看，长三角城市群北部城市的韧性等级普遍处于中等偏下水平。徐州市2016年以后便稳定在较高等级，但从测度结果来看，其对周边城市的辐射带动作用还不明显。从徐州自身来看，提升其影响力需要提高交通枢纽作用，实现与周边城市交通网络的无缝衔接，在此基础上推动产业集群发展，建设区域中心城市，形成强大的产业集聚力和辐射力；从长三角整体规划来看，《江苏省国土空间规划(2021—2035年)》《徐州市国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》等文件均提到徐州都市圈规划，可以考虑将省市层面的徐州都市圈规划上升到长三角区域规划，推动徐州都市圈建设，弥补城市群北翼都市圈空缺、辐射力不足的缺陷，建设长三角北翼副中心城市，带动北部城市韧性水平的提升。

三是积极推动安徽省融入长三角一体化发展。由研究结果可见，长三角城市群中，安徽省地级市的城市韧性水平相对较低，特别是安徽省西北部城市普遍处于低韧性等级。《长三角一体化发展规划“十四五”实施方案》指出要大力推进省际毗邻区域协同发展，全面补齐欠发达地区发展短板，其中安徽的建设发展成为工作重点。在提升长三角区域城市韧性水平中，安徽省同样不可或缺。因此，需要推动安徽省各市与苏浙沪城市合作共建，特别是在交通、科技、教育、医疗等领域实现区域联动；加强重点产业跨区域协作，优化营商环境，积极承接长三角城市群内高端制造业的产业转移，其中皖江城市带主要建立产业转移示范区、皖北着力打造产业转移集聚区，打造更具韧性和竞争力的产业链，提高区域经济韧性水平；兼顾安徽省内城市韧性水平的协调发展，扶持皖北城市振兴，精准制定人才引进政策，吸引制造业、农业等优秀人才，依靠人才推动城市发展。