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数字城市,韧性城市——通过数字化解决方案实现城市韧性

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数字城市,韧性城市——通过数字化解决方案实现城市韧性

数字城市,韧性城市 通过数字化解决方案实现城市韧性 2023年10月 目录 前言3 1.引言6 2.数字系统如何支持城市韧性?10 3.数字系统如何损害城市韧性?22 4.城市在提高数字韧性方面可以扮演什么角色?33 5.结论36 发布人: 阿鲁普弹性城市网络(R-Cities) 作者: OliverPritchard(Arup)IsobelVernon-Avery(Arup)JoPricopi(Arup)LauraFrost(Arup)ElisaTiaras(Arup)NeilWalmsley(Arup)LinaLiakou(R-Cities)LynetteLim(R-Cities)GladysTan(R-Cities) 编辑: 罗素·菲茨杰拉德 设计/布局:拉兹万·赞菲拉 URL链➓: 本出版物包含对外部网站的链➓。所列外部网站的内容责任由其各自出版商承担。www .resilientcitiesnetwork.orgwww.arup.com 阿鲁普公司和R-Cities对本出版物的内容负责。2023十月 前言 在曼彻斯特大都市区,我们正在以不同的方式推进数字化转型。我们致力于成为一个把居民放在规划核心的数字城市区域,并正致力于实现我们的雄心,即成为公认的全球领先数字城市区域。我们的数字优先事项明确聚焦于提供帮助我们的城市区域人民过上更健康、更快乐生活的利益。 我们认识到,数字环境持续快速发展,既为城市韧性带来机遇,也带来潜在风险。数字系统依赖于诸如电网等基础设施,彼此之间相互依赖,同时也是许多其他城市系统的关键依赖,无论是经济、社会还是建成环境的一部分。因此,数字可以成为构建韧性强城市的组成部分,但相反,也可能是紧急情况的诱因,或者加剧其影响和后果。 在大曼彻斯特地区,数字系统通常在灾害管理中处于核心地位。河流遥感技术和气象建模能够提前预警紧急情况;自动分析数据流有助于在危机中提供情况感知;而数字平台则支持紧急响应人员与公众之间的沟通。然而,如风暴伊娃这样的紧急情况,它中断了电力供应并导致遥测数据丢失,进而影响了供水,或者风暴阿韦恩导致电力线路倒塌,使人们在与紧急服务沟通时遇到重大挑战,这些事件凸显了灾害如何影响我们的数字世界。 作为一个联合国减少灾害风险办公室(UNDRR)的“韧性城市2030”(MCR2030)倡议中的韧性中心,我们希望在MCR2030区域协调委员会对于欧洲和亚洲地区选定数字韧性为主题优先事项时,能够帮助探讨这一主题。因此,我们联系了阿鲁普公司,该公司担任我们的数字基础设施咨询小组的主席,该小组是曼彻斯特大都市地区治理安排的一部分,同时我们也联系了我们的合作伙伴韧性城市网络。我们很高兴这篇论文总结了这次合作的结果。我们希望其他城市在思考城市主导的活动以建设数字韧性,并通过这一途径增强城市韧性时,能从中找到有用的信息。 凯瑟琳·奥尔德姆博士OBE曼彻斯特市首席韧性官 前言 随着我们世界的演变,变得更加互联互通,并出现新的关键挑战,数字韧性已从“锦上添花”变为“必需品”。数字和数据已成为弹性系统的关键要素,无论是在能源、交通还是安全(及其他许多领域),它们都具有支撑和损害城市弹性的力量。本报告展示了数字韧性在城市领域的全球相关性及适用性,借鉴了来自北美洲和南美洲、欧洲、非洲、亚洲和澳大利亚的几个国际案例。它还强调了综合规划、设计、实施和运营在培养弹性且可持续的城市系统中的重要性。我们希望本报告为政策制定者、实践者和公众提供有价值的见解和实际建议,以利用数字技术并利用数据在决策中的力量,从而创造具有韧性的社区和对所有居民都更健康的城市。 城市面临着前所未有的挑战:气候变化、快速城市化以及社会和经济的不平等。数字系统既能加强城市的韧性,也可能破坏其脆弱的平衡。认识到紧迫性,我们为全球城市提供见解和建议。报告源于我们成员城市及其首席韧性官员的需求,寻求对数字解决方案的支持和知识。它提供全面分析及实践建议,以增强城市的韧性。我们致力于数字解决方案利益的公平分配。通过与美国运通合作的未来准备城市计划,我们为我们的成员城市提供数字化时代的工具和技能,解决数字鸿沟,赋权于弱势社区。报告中提出的建议强调包容性和平等➓入。深入了解报告,探索发现,拥抱数字系统和城市韧性交叉点的可能性。通过共同努力,我们可以构建技术先进、社会包容、环境可持续和经济繁荣的城市。 威尔·卡文迪什全球数字服务领导者, 阿鲁普 李娜·里亚科乌全球网络参与总监,韧性城市网络 ARUP 阿鲁普是一家以目标为导向的公司:我们致力于塑造一个更美好的世界。我们通过创造一个可持续的未来来实现这一目标——为人们、地方和地球。创造力、横向思维和拥抱新事物是我们所有工作的核心。我们本质上具有协作性。 韧性城市网络 韧性城市网络是全球领先的都市韧性网络。我们汇聚全球知识、实践、伙伴关系和资金,以赋能我们的会员城市构建安全且公平的城市,让所有人受益。 1.简介 城市是全球超过50%的人口居住地,这一比例预计到2050年将上升至近70%。1支持这一趋势需要“智能”、高效、可持续和有弹性的城市发展。这些目标与数字创新内在相连。 全球各大城市和城市区域正嵌入数字技术,引入新的数字服务,以服务政府、商业和社区用户。城市居民在日常生活中依赖于有效的关键基础设施系统(例如能源、水、交通 、污水、固体废物和通信)以及社会基础设施(例如卫生和社会护理、警察和监狱、消防和紧急服务)。所有这些服务都在日益依赖于数字技术。例如,数字系统使金融交易 、人与人、企业与企业的远程通信成为可能,并确保了我们建筑物的安全和安全。它们还允许自动化和管理像公共交通和能源传输这样基本的服务,并为预测可能影响城市服务的基本条件或行为的变化提供高级分析。2 近年来,随着新的数字能力上线以及技术的普及和降低成本,向数字化解决方案的转变加快了。在Covid-19大流行期间以及之后,向数字化解决方案的推动变得更加明显。如今,人们很容易将看似“无形”的数字服务视为理所当然。用户体验和无处不在的连➓性在许多城市(尤其是在全球北方)创造了一个无缝的数字层。直到出现问题,一个城市的数字基础才真正感受到。可靠、稳健和弹性的基础设施被认可为——在其他方面——是地方和全国经济增长的关键驱动因素。3并且需要建立一个低碳经济;城市需要在所有生命周期阶段(即规划、设计、运营和维护)实施数字解决方案时采取以弹性为中心的方法。 一个具有弹性的城市需要采用系统性的数字发展方法。它是一个复杂且相互关联的系统,具有其独特的环境和特征。 图1数字系统 数字层组件 赋能政策、项目及培训支持实施数字工具和平台。 数字干预设备 数据与软件连➓性与网络 固定资产与基础设施 物理结构 城市中可通过数字系统增强的部分 本报告探讨了数字系统在城市中复杂而至关重要的角色,并反思了数字技术如何既支持又削弱城市的韧性。它为城市提供了建议,以支持数字技术和解决方案的整合,从而增强城市的韧性。 城市环境中的数字韧性 本文从以下角度考虑“数字韧性”: 未提供可翻译的文本。 韧性of数字系统:信息技术和通信技术(ICT)系统抵御外部威胁(如网络攻击或自然灾害)并从中恢复的能力。 未提供可翻译的文本。 韧性通过数字解决方案:将数字系统和技术在当地环境中整体构建韧性的应用。4 数字系统被定义为包括我们访问数字领域的物理资产、设备和网络;生成数据;创建的服务;以及使人们能够广泛访问 、具备数字素养和数据培训等因素。所有这些组成部分共同构成了城市或城市区域的“数字韧性”。 数字作为一个复杂、相互依赖的系统数字系统在城市韧性中的作用 为了实现一个有弹性的城市环境,并确保对任何冲击或压力情况的全面应对,所有城市系统、组织(包括城市及其区域领导层)和市民都需要相互互动。在过去的二十年里,朝着“智能与可持续城市”愿景的步伐不断加快。5导致网络和组织内部及跨网络之间数字系统的增强耦合,形成关键且复杂的相互依赖关系。例如,建筑资产(道路、铁路、建筑物、水、能源等)通常依赖于运营技术(传感器、监控、控制)、通信技术(WiFi 、4G、GPS)和信息技术(处理、匿名化、分析、编程)。6要发挥作用。数字技术已融入构成我们城市区域的系统-of-systems之中,现在因我们日常生活中所受益和体验的复杂性、规模和连➓水平,变得至关重要。然而,随着系统的日益复杂化(且相反,更加易于使用),它们的复杂性也在增加。数字网络的特性之一是它们会遭受“脆性”故障,故障点可以概念化,但目前即使系统➓近故障点,预测这些故障也非常困难。这导致这些问题被称作“棘手问题”,定义为由于知识不完整、存在矛盾,涉及的众多个人和观点,巨大的经济负担,以及与其他问题的相互关联性,而难以或无法解决的问题。7 在所有情况下,处理复杂且相互依存的系统以及“棘手问题”时,采取基于弹性的方法是 有价值的,即在理解预知、吸收、响应、从冲击中恢复以及适应冲击的能力时,保持对服务造成的最小干扰,➓受意外事件——以及具有意外后果的事件——几乎不可避免。 城市韧性是指城市系统、企业、机构、社区和个人在经历慢性压力和急性冲击时,能够生存、适应和繁荣的能力。8 系统韧性具有七个品质,如城市韧性框架中所阐述。8这些建筑基础支撑着弹性城市网络方法。通过牢记这些品质,政府能够以弹性的视角审视其城市,并能够设计最合适的干预措施以增强系统的弹性。数字技术可以帮助实现这些品质。例如: 灵活性:数据平台、数字连➓和设备可以通过将旅客从拥堵中分流、利用传感器技术、实时运动可视化以及通过应用程序和其他服务进行通信,帮助应对交通网络需求的不断变化。例如,谷歌地图通过用户数据提供实时旅行信息,以(重新)引导旅行者沿着最快的路线到达目的地。 反思性:数据集成可以将来自多种来源的数据汇集在一起,以审查跨➓系统的性能。机器学习和人工智能可以用来根据以往的经验调整运营。例如,使用数字孪生技术以了解特定干预措施如何在地面上发挥作用,以及规划和开发方案的可行性。11 冗余:拥有多种连➓方式,例如包括有线和移动网络,以提供冗余,以防其中一种失败。或者将数据保存在数据库或数据存储系统的两个或更多位置。这将确保服务的连续性。例如,互联网服务提供商与移动网络服务提供商合作,以提供无缝互联网服务。. 包含:数字服务和数字化赋能可以使人们和社区更有效地、更包容地参与,包括最脆弱的群体,以传播信息或紧急信息,提供个人应对建议,并为城市韧性的共同愿景收集众包贡献。数字系统的设计应考虑到包括所有数字素养水平,以及可能面临获取硬件挑战的人群。例如,在塞拉利昂弗里敦的一个试点项目使用了经过验证的卫星图像来分析垃圾堆积情况,为当地妇女提供参与地方垃圾管理就业的机会,这种方式可以与家庭时间表和其他承诺相结合。 稳健性:传感器可用于监测主要基础设施资产(如桥梁和建筑物)的性能,并向操作员预警即将出现的问题。例如,伊斯坦布尔的奥斯曼加齐悬索桥配备了390个集成地震传感器,以持续监测结构上的应力荷载和稳定性,并在地震活动导致过度振动的情况下发出警报。9 资源丰富:数据平台和终端用户服务使人们能够快速获取关于满足他们需求的其他方式的有关信息。例如:Airbnb利用其在线民宿和体验平台及网络为逃离乌克兰冲突的10万人提供临时住宿。10 集成:数据平台允许将资源和服务集中起来以构建系统容量,同时数字设备能够促进不同系统和操作员之间操作的更大集成。例如,在中国,制造业通过数字平台集中资源,以加速从新冠疫情对供应链的破坏中恢复生产的进程 。 2.数字系统如何支持城市韧性? 数字系统可以通过更高效地管理组成部分系统,增强系统间的集成,帮助缓解压力并在紧急情况下发出警报,从而提高城市韧性。数字化也是加速绿色转型的重要因素,例如通过减少资源密集型工程解决方案的需求,更好地管理能源使用和交通,以及影响更可持续的行为。这最终支持居民的幸福、经济和城市环境的福祉。 这一举措需要高层次的数字素养和设备访问权限,以确保所有