2018年1月17日，美国国家科学基金会（NSF）发布了题为《城市可持续系统的研究议程》的报告。该报告对未来城市可续性发展的模式和系统进行探究，其目的是促使城市地区的社会功能、技术功能更好地变革，从而造福于城市所在区域、国家甚至全球发展。

从全球视角来看，城市地区基本是所在区域的创新中心，全球城市产生的GDP总量占全球总GDP的80%以上，预计到2050年，全球城市人口将占全球总人口的66%。尤其近年来的城市化进程速度极快，在过去不到半个世纪以来，城市人口比半个世纪以前增加了一倍。城市化发展速度前所未有，虽然城市所占陆地面积仅达到全球陆地面积的3%~4%，但它对全人类的生存和环境的影响巨大。

在城市发展的过程中，全球城市面临着诸多挑战：基础设施的不完善导致各种污染；城市人口因生活节奏过快导致的饮食不规律与锻炼缺乏带来的健康风险；城市内涝等灾害与极端事件频发；城市脆弱性问题；以及在城市中发展机会的不平等性与社会福利不健全问题；城市因人口、自然资源、商品和服务、信息等各种资源高度集中，在利用各种资源的同时产生的废弃物通过各种方式进行流动，造成的城市温室气体排放达到全球总排放量的70%以上；全球陆地水系只有41%的流域覆盖了全球主要的50个大城市，城市总体面临缺水状况。城市的社会与技术发展通过贸易与互联网等途经对城市周边城区产生影响，反过来城市周边的农村又对城区的发展产生互动，这种双向的互动结果综合影响了区域的经济、社会、环境与人民健康。这些复杂的多维信息流动产生了一个新的概念，即城市系统，城市系统是跨界、多尺度、综合性、复杂性的，与社会发展阶段、自然生态系统和人类发展程度密切相关的一个工程化的系统，它的发展状况在时间和空间上对人类的福祉和地球的安全产生极大影响。

随着科技的进步与互联网、大数据等信息产业的发展，城市在未来10年当中将发生颠覆性的变革，这是人类与城市环境发展的机遇期，诸多领域将发生持续性变革，全球城市人口的结构将发生转变（例如：美国城市老龄化人口的爆发增长、印度和非洲地区城市化进程的加快导致城市区域青年人口膨胀）；社会经济结构将发生转变（例如：共享经济模式的发展将改变未来人口的工作模式）；基础设施将持续更新升级（例如：绿色基础设施、分布式可再生能源系统、城市垂直农场的建立与无人驾驶汽车等）；诸多创新科技与创新模式都孵化于城市当中，这些发展将与城市的各种影响因素交织交错、互相依赖、互相影响。为确保城市未来可持续发展，需要对人类技术领域进行深入评估，并对影响城市发展的各级层次的政策作出系统设计，以确保公众利益。科学研究人员与决策者认为，需要开发一种可持续城市系统（Sustainable Urban Systems），该系统将具有多尺度、跨学科性，把城市居民发展与社区、城市以及城市发展的各种因素集成化，为城市可持续发展提供决策支持。 

NSF近年来对跨学科的城市系统研究进行了资金支持，培养了一批从事城市系统研究的科研工作者。目前从事城市可持续发展的研究工作还仅仅侧重于个别城市与社区，通常只是为了解决城市中某一单一问题而开展研究，系统性、大尺度的城市研究还没有完全开展。

可持续城市系统（Sustainable Urban Systems）的研究需要从以下3个视角进行突破：

（1）从单一因素的研究扩充至多尺度、大区域的研究，将家庭、企业与社区连接到区域层次，甚至全球尺度来研究，探索从单一要素到多要素，再到全要素的层次来研究城市可持续性发展问题；

（2）对多个城市和社区进行比较研究；定量探索城市和社区网络之间的相互关系，并确定不同城市发展的类型；

（3）对城市之间的集成研究。例如，将一个区域电网所涉及的城市作为研究对象进行研究，并评估城市转型对于人类和地球的影响。

除了以上3个宏观方面，还应该注重以下6个方面：

（1）重新梳理有关城市可持续发展的相关指标和方法，深入探讨影响自然、人类和社会系统的各个方面的驱动因素；

（2）科学评估城市全面发展的状态，尤其在空间尺度（局部到全球）和时间尺度上；

（3）科学评价城市系统之间的互动影响导致的变化，尤其在统筹考虑不同或者相邻城市之间在城市设计、技术创新与社会技术变革方面的相互作用；

（4）推进城市领域的理论研究，采取比较研究、类型研究与规模研究等方法，研究不同城市的发展类型与状态；

（5）采用计算机技术对城市的发展进行建模研究；

（6）对于社区、行业团体以及各级政府之间涉及城市发展的因素进行实际观测实验。

以上3个视角和6个方面为可持续城市系统的构建提供了科学的思路和方向。

NSF指出，第一阶段的可持续城市系统的建设主要是针对以上3个视角和6个方面，下一代可持续城市系统将会解决一些基础科学与社会转型的关键问题。基础科学的问题主要包括：

（1）我们如何系统地理解城市和城市区域的功能之间的关系？例如社会、自然和人类生活如何高度耦合，并形成跨区域、大尺度的可持续性发展？

（2）城市地区的发展变化是如何对当地居民的福祉产生影响的？正面影响和负面影响的程度有多大？

（3）在规模不等的城市里，以及城乡结合部是什么因素塑造了人类的幸福？

（4）科学识别可持续城市系统时空变化中的适应、破坏因素；

（5）城市发展过程中的区域与国家、全球政策的对接与相互响应的关系；

（6）在城市发展的不同阶段，探寻城市发展层次的模式问题；

（7）研究影响不同城市发展水平的技术因素与基础设施配置之间的关系和影响；

（8）城市类型区的划分与建模；

（9）分布式的基础设施与颠覆性技术在实现城市可持续发展与全球可持续发展过程中的作用研究；

（10）共享经济的发展会对城市产生什么影响？

（11）如何实现跨越城市群、跨越城乡的可持续发展经济模式？

（12）如何构建安全、抗灾、健康、可持续的城市发展模式？

报告详细内容参见中国科学院兰州文献情报中心《资源环境科学监测快报》2018年第4期。

本文来源：西部资源环境与区域发展智库 作者：李恒吉