武文杰：基于代谢框架的未来城市发展模式与路径

导读

8月29日下午，由中国城市规划学会区域规划与城市经济专业委员会承办的中国城市规划年会专题会议二十“结构优化与动能转化背景下的城市与区域发展”在沈阳成功举行。武汉大学城市设计学院副院长、经济与管理学院“双聘”教授武文杰作题为《基于代谢框架的未来城市发展模式与路径》的特邀主题报告。

武文杰  武汉大学城市设计学院副院长、经济与管理学院“双聘”教授

1 理论基础构建：城市代谢理论与核心特征提炼

在开展城市体检这项系统性工作的过程中，研究团队选择从理论梳理这一基础层面切入，旨在为未来城市发展研究奠定起坚实且稳固的理论根基。研究团队经过深入的探索与思考，创新性地提出了“城市生命有机体”与“城市代谢理论”这两个核心概念，将城市不再视为一个冰冷的物理空间集合，而是看作具有生命特征、能够自主运转与演化的有机整体，这一观点成功突破了传统城市研究中常见的静态、孤立的分析视角，为城市研究注入了全新的活力。

在此理论的明确指引下，研究团队进一步深入探索城市“细胞单元”的可再生模式，这里的“细胞单元”涵盖了城市中的社区、功能片区等基础组成部分。团队特别强调要从“过程视角”出发，不再仅仅关注城市发展的最终结果，而是注重追踪城市从规划、建设到运营的整个动态过程，以此动态支持未来城市的规划、建设与发展各项工作，使城市研究能够更贴合城市自身演化的客观规律，避免研究与实际脱节。

在城市代谢系统这一核心框架的支撑下，课题小组通过大量的数据整理与案例分析，提炼出城市代谢的三大核心特征。

第一个特征是“过渡性”，这一特征主要体现为城市发展在不同阶段之间能够实现动态衔接与平滑过渡，避免出现发展断层或阶段转换中的剧烈波动，确保城市发展的连续性与稳定性。

第二个特征是“尺度性”，该特征能够适配不同空间层级的研究与实践需求，无论是宏观的城市整体层面、中观的城区层面，还是微观的社区层面，相关理论与方法都能有效应用，从而确保了理论与方法的普适性，扩大了其适用范围。

第三个特征是“中间性”，此特征聚焦于城市代谢系统中连接各环节的中间形态与过程，这些中间形态与过程往往是传统研究中容易被忽视的部分，而“中间性”的提出恰好填补了传统研究在这一领域的空白，让城市代谢系统的研究更加全面。

此外，研究团队还通过深入分析发现，城市生活系统、生态系统、生产系统这“三生系统”在其循环运行过程中，均普遍存在着“投入-产出-废弃”的共性流程。这一共性流程的发现，并非偶然的巧合，而是对城市各系统运行规律的精准把握，它为后续构建过程导向的城市评估体系奠定了统一的理论基础，让评估体系的构建有了明确的理论依据。

2 评估体系创新：突破结果导向，强化过程与多维度支撑

针对现有城市体检工作中普遍存在的“重结果、轻过程”的局限问题，课题小组并未回避这一短板，而是积极寻求解决方案。他们结合地理学的核心思想与城市发展的实际实践需求，经过多次研讨与反复打磨，构建了一套以“过程”为核心，同时兼具全周期、多尺度、全范围特征的未来城市评估体系，这套体系的重点在于强化对城市发展的动态监测与风险预警功能，力求更精准地把握城市发展态势。

当前城市体检所采用的指标，大多是像建筑密度、绿地覆盖率这类结果导向型指标。这类指标虽然能够在一定程度上反映城市发展的最终状态，让人们了解城市在特定时间点的面貌，但却难以体现城市发展过程中的动态变化情况，也无法及时发现发展过程中潜藏的潜在风险，使得城市体检对城市发展的指导作用受到了一定限制。

而从地理学视角来看，对城市的研究需要全面涵盖“格局、过程、模式、机制”这四大核心要素，这是地理学研究城市的基本逻辑与要求。然而在以往的研究与实践中，“过程”这一关键要素长期处于弱势环节，未能得到足够的重视与深入的挖掘，这也成为了制约城市研究向纵深发展的一大瓶颈。

基于上述对现有问题的清晰认知，课题小组果断将“过程”置于评估体系的核心位置，提出要从“全周期、多尺度、全范围”三个维度来构建完整的评估框架。这一转变并非简单的概念调整，而是从根本上改变了城市评估的思路与方法，它不仅有效填补了现有城市体检在“过程”分析上的空白，让城市评估更加全面，更成功实现了从“静态体检”向“动态治理”的关键跨越，使城市治理能够更及时地响应城市发展的变化。

该评估体系具体包含两大核心板块。

第一个板块是“代谢过程板块”，该板块将城市代谢这一复杂的系统过程，细致拆解为“输入、储存、输出、代谢效率”四大关键环节。通过对这四大环节的分别研究与综合分析，能够全面覆盖城市发展中各类要素的流动路径与转化机制，清晰掌握城市代谢的整体状况。

第二个板块是“空间尺度板块”，此板块根据城市空间的不同属性与功能，将研究范围科学划分为“建成区（含中心区、外围区）”等不同空间单元。通过突出不同空间单元的演变过程，为城市开展精细化治理提供了具体的空间指向与支撑，让治理措施能够精准落地到不同区域。

同时，课题小组为了验证评估体系的可行性与实用性，以碳循环这一当前城市发展中的重要议题为案例，搭建了基于“投入-输入-储存-输出-效率”的评价体系。该评价体系的搭建，不仅为其他要素的评价提供了可直接复用的模板，降低了其他要素评价体系构建的难度，也为未来城市实现“双碳”目标提供了科学、精准的量化工具，让“双碳”目标的推进有了明确的数据支撑。

3 模型搭建与案例应用：以广州南沙区为例的实践探索

课题小组以国家层面提出的未来城市“创新、智慧、人文、韧性”四大发展导向为根本依据，紧密结合前述的理论基础与评估体系，经过多轮的模型设计、调试与优化，成功搭建了未来城市监测预警模型。为了检验模型的实际应用效果，课题小组选择以广州南沙区为具体案例，开展了深入的实践应用探索，将理论模型与实际城市发展相结合。

该模型首先构建了一套覆盖“创新、智慧、人文、韧性、绿色”五大维度的指标体系（其中绿色维度与韧性维度根据其内在关联进行了关联合并），在指标选择上，既包含了能够用具体数据衡量的量化指标，也涵盖了难以直接量化但对城市发展至关重要的质性指标，实现了对城市发展多方面的全面考量。

随后，课题小组对当前主流的各类预警模型进行了细致的对比分析，通过对比发现，现有模型大多侧重于宏观层面的风险评估，关注的是城市整体的风险状况，难以将预警结果精准落地到具体的空间单元，导致模型的实际应用价值在微观层面受到限制，无法为地方政府的精细化治理提供直接指导。

基于这一发现，课题小组最终选择了“基于风险空间概率分布的模拟与预测”模型。该模型的核心优势在于，能够将预警结果与城市中的具体空间单元进行精准绑定，明确指出不同空间单元可能面临的风险类型与风险程度，为地方政府开展精细化城市更新工作提供了直接且明确的指引，让治理决策更具针对性。

该模型围绕“空间演化、行为驱动”这一核心主线，全面覆盖了“供给-需求”“主体-客体”两大关键板块，通过“建模识别-诊断风险-应对策略输出”这一完整的流程形成了工作闭环。在建模识别阶段，利用大数据技术对城市发展数据进行分析，识别出城市发展中的关键问题与潜在风险；在诊断风险阶段，对识别出的风险进行深入剖析，明确风险成因与影响范围；在应对策略输出阶段，根据风险诊断结果，制定出切实可行的应对策略，为城市治理提供解决方案。

在南沙区的实践过程中，研究团队首先基于2016-2021年期间南沙区建成区的相关数据，完成了对南沙区基础发展状况、绿色韧性水平、智慧创新能力等多维度的全面评估，清晰掌握了南沙区当前的发展现状。

接着，研究团队导入了2016-2020年的历史数据，运用模型的预测功能，对南沙区2025年、2030年、2035年三个关键时间节点的城市发展趋势进行了科学预测，为南沙区的长期发展规划提供了前瞻性参考。

此外，研究团队还通过模拟不同的城市发展优先级，例如优先发展创新产业、优先改善生态环境等不同情景，对南沙区建成区进行了差异化的更新区域划分，明确了不同区域的发展定位与更新方向。

最终输出的政策建议清晰地明确了“哪些区域更适合优先更新”以及“不同区域应侧重何种发展方向”这两个核心问题的答案，为南沙区城市更新政策的制定提供了精准且具有极强操作性的指导，让政策制定不再盲目，而是有了科学依据。

4 研究总结

本次关于基于代谢框架的未来城市发展模式与路径的研究，目前尚处于初步探索阶段，虽然在研究深度与广度上还有进一步提升的空间，但在理论融合、方法论创新与实践应用这三个关键层面均已形成了具有重要价值的研究成果，为后续的深入研究奠定了良好基础。

在理论层面，研究团队成功整合了地理学思想与资源环境效率理论。其中，地理学思想注重关注尺度差异与空间效应，强调从不同空间尺度分析城市问题，把握城市空间的相互作用；资源环境效率理论则聚焦于代谢过程与效率，关注城市资源的利用效率与环境影响。通过二者的有机整合，形成了“过程+空间”双核心的理论框架，有效突破了以往单一理论视角的局限，让城市研究的理论基础更加多元与扎实。

在方法论层面，研究团队将理论诊断与标的评估紧密结合，经过反复的实践检验与优化调整，构建了一套科学且具有可操作性的监测预警体系。该监测预警体系并非空中楼阁，而是能够切实应用于城市治理实践的工具，它有效解决了现有城市体检工作中“静态、宏观”的评估方式与城市治理实践中“动态、微观”需求之间相互脱节的突出问题，让城市评估能够更好地服务于城市治理。

在实践层面，研究团队通过广州南沙区的具体案例应用，充分验证了前述理论与模型的实用性与可行性。同时，针对南沙区的实际情况，输出了一系列能够直接指导城市更新工作的政策建议，整个研究过程完整实现了“理论-实践-政策”的闭环，确保了研究成果不仅仅停留在理论层面，而是能够切实服务于城市治理实践，为城市发展贡献实际价值。

展望未来，研究团队明确了后续的发展方向。他们将进一步完善现有的理论框架，使其能够更全面、更精准地解释城市发展规律；同时，不断优化模型算法，提升模型的预测精度与运行效率。此外，研究团队还计划扩大案例应用范围，将研究成果应用到更多不同类型、不同发展阶段的城市，通过实践反馈进一步完善研究成果。并且，持续提升评估的精准度与时效性，让评估结果能够更及时地反映城市发展变化，为城市治理决策提供更快速、更准确的支持。通过对研究成果的持续优化，研究团队致力于为更多城市的未来发展提供优质的理论支撑与实践方案，助力城市全面实现从静态体检向动态治理的转型，推动城市高质量发展。

*根据现场报告整理，已经专家审阅

供稿单位：中国城市规划学会区域规划与城市经济专业委员会、中国城市规划设计研究院