突发公共卫生事件时VRGIS在提高社区韧性中的应用

庞春雨 于贤达

(东北林业大学园林学院，黑龙江 哈尔滨 150000)

0 引言

随着5G高速通信技术的普及与以智能化、技术融合、互联网产业化为主的第四次工业革命的到来，新技术的出现使我们的生活发生翻天覆地的变化，也让我们对城市有了进一步的认识[1]。在此次疫情的防控过程中，对比17年前非典防疫，各种智能化技术手段在各方工作中取得了突出表现。但目前对智能技术的应用仍处于探索阶段，其在规划领域中的开发前景非常巨大。细数本次突发公共卫生事件中，社区作为防疫工作的重要堡垒，当城市处于非常态的活动条件下，即对社区韧性提出更高的要求。各地社区不平衡的反应状态也暴露出当前社区规划存在的问题，公众参与意识匮乏使得社区在面对应急事件时余力不足，社区规划缺乏公众参与正制约着社区韧性。更完善的物质空间规划、更宜人的社区生活环境与更自治的社区管理机制则需要更深层次的公众参与，其也是提高社区韧性的有效途径。借助智能技术推进公众参与规划深度是实现这一途径的重要手段，虚拟地理信息系统的运用则是将社区规划中的各方参与者紧密联系起来，实现宜居、可持续、更具韧性的社区。同时，借助地理信息系统空间数据的分析功能，亦可实现应急状态下为社区管理决策提供技术支撑。

1 社区韧性与公众参与

1.1 社区韧性

社区韧性一词来源于城市韧性理念，是国内外学者在城市韧性研究中的热点话题。传统意义上韧性一词来源于工程，即物体受到外力影响恢复至原始状态的能力。1973年，Holling首次提出“生态韧性”的概念，强调韧性系统不仅包括抵御、恢复等能力，还应有受到外力冲击后系统通过学习、提升等能力以达到新的平衡，实现可持续发展[2]。在此基础上韧性一词开始引入城市研究中。城市韧性理念强调，通过合理的规划与管理使城市具有吸收外力冲击，保持城市功能不完全丧失并快速恢复，以及通过学习来完善自我机制以应对未来的灾害，实现可持续发展。其基本属性包含坚固性、快速性、冗余性、多样性。大部分国内外学者对于城市韧性的宏观层面研究框架大多聚焦于分析城市的经济发展、社会构成、空间环境、物质要素等；部分研究则是基于地域空间范围或针对城市某一维度进行分析。基于此，社区作为城市内部居民生活的最基本单元开始被相关领域学者关注，提出社区韧性一词。2008年，Cutter在研究中结合社区建立的自然灾害韧性模型(DROB)指出，灾害影响程度是由社区的吸收灾害能力、物质建成环境以及面对灾害的反应机制共同决定。那么社区韧性的评价则受物质空间环境与社区治理机制两方面影响，即更完善的物质空间规划、更宜人的社区生活环境与更自治的社区管理机制可以提高社区韧性。

1.2 公众参与

城市更新本质在于探讨各方参与者空间利益最大化，其理论是学者对城市发展过程中不断出现的“城市病”的反思。近现代城市更新理论起源于二战后，多数国内外研究学者倾向于将城市更新理论的发展分为四个阶段，即：第一阶段城市重建；第二阶段城市修复；第三阶段恢复经济发展与开放市场公私合营；第四阶段探讨多方利益共同体关系。梳理其理论发展脉络可以看出，随着一个世纪多的不断探索与完善，公众参与是解决城市问题的有效途径[3]。反观社区规划，我国从2008年将公众参与纳入城乡规划程序到今天提出打造共建、共治、共享的社会治理格局以及从“人的需求”出发的社区更新，公众参与意识已成为当前社区规划实践探索的主要方向。我国自改革开放以来也逐步将部分权能下放到社区，由居委会实现自理自治。但通过此次防疫工作的种种社会现象观察，在灾害面前我国社区自治能力薄弱以及部分社区基础服务设施匮乏。面对种种问题追其根本则暴露出当下社区规划公众参与深度不足，进而导致社区韧性的不足。

故此则将研究重点放在基于虚拟地理信息系统来提升常态化下社区规划在各阶段的公众参与深度，以实现社区韧性的提高。

2 虚拟地理信息系统(VRGIS)

2.1 虚拟地理信息系统的特征

虚拟地理信息系统(VRGIS)可以看作是地理信息系统的增强版本，用以实现图形化的虚拟世界。融合了3D立体、VR和GIS技术的虚拟地理信息系统，使用GIS格式的文件，进行3D重建，并基于耦合系统在VR领域展现GIS强大的分析功能，例如空间信息可视化、数据分类查询等[4]。当用户在虚拟环境中操作VRGIS时，可以使用不同的传感设备与系统进行交互并获取反馈，同样外部世界也可以通过传感设备与系统间形成反馈回路。VRGIS的主要特点在于：交互性、存在性、自主性、构想性、直观性。

基于使用需求与配置硬件设备的不同，VRGIS的使用大致分为三类：第一类沉浸式体验，需要专业的VR设备与传感设备用以实现用户与虚拟世界的完全交互；第二类查询式体验，不需要沉浸在系统内，可以对系统整合的空间数据进行信息获取；第三类被动式体验，仅需要放映设备，通过设计人员既定好的展示方式观看系统，多用于方案展示与宣传教育，国内“光辉城市”团队在这一应用领域取得了较大进展。

2.2 虚拟地理信息系统的研究现状

以地理信息系统(GIS)的三维展示方式为切入点，研究人员开始关注虚拟现实技术与地理信息系统间的技术融合，第一个较为成功的VRGIS出现在20世纪90年代初期，是美国侨治亚州教育学院的校园环境信息系统[4]。早期我国学者在城市设计领域就已经探讨过VRGIS的应用前景以及使用价值，但受限于当时的技术手段，很多构想无法实现。时至今日，得益于现代多媒体、大容量储存技术、物联网技术的发展，虚拟地理信息系统也实现了进一步的开发：

1)虚拟现实技术设备的低成本化；2)虚拟地理信息系统囊括遥感、航空测量、GPS、城市模拟、虚拟显示等技术，对多分辨率、多尺度，甚至于多时空类别的复杂环境可以进行详细的三维描述；3)基于WEB的技术渲染、3D建模技术以及5G通信技术的发展，已经满足VR系统对于互动式体验所需要的大数据传输速率。基于以上的技术发展，当下的虚拟地理信息系统可以实现强大的城市时空决策功能、城市动态监管功能、在线虚拟世界沉浸式体验功能、基于手机检索的时空信息动态追踪功能。

3 基于虚拟地理信息系统对突发公共卫生事件时社区管理的响应机制

当突发公共卫生事件进入爆发期，为了控制疫情进一步发展，全民留守在家防止人员流动的情况发生时，社区作为居民唯一活动范围，反而变成防疫工作的第一线。这就对社区的综合治理能力提出挑战。面对本次疫情，暴露出社区在突发公共卫生事件时公共服务设施匮乏以及公众参与度不足导致的社区自治能力缺失，极大程度上降低了社区对灾害的抵抗程度。如图1所示，借助虚拟地理信息系统的运用则可以为应急情况下社区管理决策提供依据，提高社区韧性，同时也为公众参与治理提供平台。其可以实现：

1)借助虚拟地理信息系统时空决策功能，筛选出社区生活圈内日常交往活动发生密集的区域，并基于其密集程度与疫情发展状态选择部分地区关闭、限时限流或正常开放的管理决定，使决策更合理。

2)借助虚拟地理信息系统空间数据分析功能，结合人们日常行为规律，预测疫情发展模型、影响范围，为社区管理提供科学依据。

3)借助虚拟地理信息系统基于手机检索的时空信息动态追踪功能实现重点人员(疑似或确诊人员)的监管。

4)搭建防疫信息采集与发布平台，实现信息自下而上的众包式收集，保障信息的时效性、准确性。包括居民日常体温上报、出行信息查询与汇总、防疫信息宣传。

5)搭建公众举报平台，提供防疫工作不合理或不配合防疫工作现象的线上举报功能。提高居民社区治理参与意识，完善社区防疫工作。

6)搭建居民互助信息发布平台，包括物资统计后社区统一购买发放信息、特殊群体的生活需求信息等，维持非常态时期下居民基本生活保障。

7)借助虚拟地理信息系统空间数据查询功能，为紧急情况的救援路线选择以及救援物资分配提供更合理方案。

8)借助虚拟地理信息系统VR技术，将人们的视野从实体环境拓展到虚拟环境，通过VR设备实现虚拟环境中多人在线互动，以满足人们对生活服务的需求，提高居家耐力。

9)借助虚拟地理信息系统物联网技术与社区安防系统实现小区无接触的出入智能化管理、发热人群识别等功能。

4 虚拟地理信息系统对常态化下社区规划的再思考

前文已经探讨过在城市非常态下地理信息系统对社区管理起到的积极作用。在日常生活中，扩展虚拟地理信息系统的应用范围，以15 min社区生活圈为对象，在管理层面可以实时对范围内空间数据进行动态更新，便于社区管理与服务居民；在规划层面可以实现设计方案沉浸式体验，加强公众参与以提高方案合理性。

4.1 对传统的规划体系的再思考

传统的规划设计体系可以分为三个阶段：前期，针对现状条件的调研统计与设计内容的综合分析；中期，基于“行为研究”对人类行为背后动机的分析用以指导设计出更满足人们需求的设计方案；后期，通过使用后评价(POE)对建成环境进行评价以获取反馈信息。这样单项推进式的规划体系存在的问题在于：1)设计仍以规划工作人员主观判断为主；2)对建成后环境收集到的反馈信息无法及时进行修改；3)在规划各阶段针对公众参与仅仅停留在关注居民的需求，公众参与度不足。

当下的社区更新理念更强调在规划设计中充分发挥公众的主观能动性，这就需要居民参与到中后期的规划设计中。但由于居民与规划师之间专业知识的差别，常规的规划方案展示视频以及效果图的形式并不能使公众对建成环境有直观的体验。

借助虚拟地理信息系统，基于规划工作者视角的社区综合管理平台则可以实现更完善的物质空间规划：1)对规划方案在建成前进行POE使用后评价，收集反馈信息对方案进行再修改，进而重复此过程直到方案合理后建设，避免规划工作者的主观判断，使规划更合理、更开放；2)通过方案的虚拟环境建设，使居民通过沉浸式体验来直观的评价规划方案并提出意见，发挥主观能动性；3)借助虚拟地理信息系统的空间信息管理，可以对社区周边的公共服务设施获取直观的空间数据，有利于规划工作者做出更科学的社区级公共服务设施布局方案，以推进15 min社区生活圈的建设；4)借助于虚拟地理信息系统基于手机检索的时空信息动态追踪功能，分析居民日常行为活动，以便为已有社区的更新改造提供合理论断。

4.2 对宜人的社区生活环境再思考

借助虚拟地理信息系统搭建基于公众视角的社区综合管理平台则用以提高我们的“居家”耐力以及便捷的信息获取，以实现更宜人的社区生活体验。其表现在于：1)借助VRGIS的虚拟世界内的多人社交功能，人们可以通过佩戴VR眼镜及传感设备实现在虚拟环境下的人物投影，进而从事社交、娱乐、学习、工作、线上服务、远程医疗诊断等活动；2)借助VRGIS的时空决策功能，可以实现居民对周围服务设施信息的一键获取，例如出行方案的最佳选择，停车位查询、生活服务设施的供给、线上服务、线上咨询、目的地选择等；3)通过模拟平台的构建促进社区内居民的交流，信息一键式共享，营造交往、交融、交心的社区邻里关系；4)通过虚拟地理信息系统对居民日常行为活动的观察，分析居民需求，优化社区服务。

4.3 对更具韧性的社区治理机制再思考

在面对我国基层社区自治理模式的推进中，现有的自上而下的管理权能划分并没有调动起社区居民的自组织能力，更不能称之为有韧性的治理模式。追其根本原因则在于公众参与不足导致的社区精神匮乏，难以形成守望互助的邻里关系。借助虚拟地理信息系统搭建基于社区管理者(社区规划师)视角的社区综合管理平台则用以推进民主自治的社区治理模式，应用途径在于：

1)通过社区交流平台收集每位居民发布的信息，并实时分享，提升居民的公共意识，促进对社区管理监督的参与意识，调动居民的自组织力量；2)通过虚拟地理信息系统构建的模拟灾害，通过沉浸式体验训练管理队伍在面对灾害时的应急反应，以及加强居民防灾抗灾教育；3)通过物联网技术与安防设备形成日常社区安全防护体系。

5 结语

全球化、流动性增强、城市群发挥主体作用是世界城市发展的大趋势，人口聚集发展对社区规划提出了更高的要求。随着虚拟地理信息系统的不断升级完善，对于社区发展中不断出现的问题提供了解决途径，新兴智能技术为我们未来宜居、可持续、更多人本关怀的社区愿景创造了无限可能。