【摘要】从系统动力学的技术基础和方法入手，介绍系统动力学在解决以高阶次、多重反馈循环线性为特点的城市建设中的问题，本文对国内外运用系统动力学研究城市建设的现状进行了梳理，并提出了系统动力学在城市建设研究中应用的趋势。
【关键词】系统动力学；城市建设
1.系统动力学的技术基础
系统动力学是在1956年由美国麻省理工学院（MIT）的J. W. Forrester教授提出，并于1958年在《哈佛商业评论》上发表了奠基之作。是一门分析研究信息反馈系统的学科，也是一门认识系统和解决系统问题的交叉综合学科，具有系统论、控制论和信息论的共同特点。
系统动力学是一种构造型的分析方法，强调系统的结构、行为的产生机制、控制的表述和因果的制约，因而较适合于处理复杂系统。系统动力学研究复杂系统问题的方法是定性与定量结合、系统综合推理的方法，其系统结构及其动态行为的概念可应用于一切随时间变化且在其生长和调节行动中表现出正负反馈过程的动态系统。建立系统动力学模型可以加深对系统内部反馈结构及其动态行为关系的认识，并可改善系统行为。模型（SD模型）的建立主要通过PD. Plus（Professional Dynamo Plus）语言来完成，这是一种特地为模拟反馈系统设计的专用语言，以处理行为随时间变化的系统的问题。
2.城市建设的系统动力学应用
20世纪60年代，Forrester教授应用系统动力学从宏观层次研究城市的兴衰问题，并于1969年出版了《城市动力学》。此后，城市动力学模型被Mass，Schroeder等，Alfeld等不断扩展和完善。
运用系统动力学分析项目管理系统，主要基于工程项目活动计划不确定性的特点。动力学的特点之一就是随着时间而改变，这就要求项目管理者及时对项目的动态变化做出评估，增强对项目有积极影响的因素，并减少消极影响因素。
John D. Sterman指出，城市建设项目是一类包含多重相互联系子系统的复杂系统，具有高度动态性、多重反馈回路、非线性关系，同时包含了硬性（Hard）和软性（Soft）数据。Feniosky PenaMora等提出，偏差（Errors）与变更（Changes）产生的系统内部循环回路的存在，使得城市建设项目存在不确定性和复杂性，动态规划与控制的信息技术（DPM）在综合已有系统动力学关于质量和变更管理的核心模型基础上，保证DPM方法在城市建设实际项目中的成功应用。随着基于网络（Webbased）环境软件工具的引进，扩大了应用范围。
齐二石、王篙、何曙光论证了通过应用系统动力学，运用系统反馈环分析方法所构建城市新区规划仿真模型系统。其系统动力学原理表现在将城市新区系统作为一个由特定的相互有机联系的各子系统构成的有机整体，其性质、功能与运动规律不同于它的各组成部分在独立状态时的规律，因此在系统分析的过程中应从整体上考虑模型系统，并综合考虑各种因素，尽量减少外生变量。系统反馈分析的原理是基于在自然现象中经常存在的作用与反作用的相互因果关系，新区规划系统中的因果关系反馈回路是系统中各要素间的因果关系本身所固有的，系统的性质和行为完全取决于系统中存在的反馈回路。城市新区系统的层次性导致了仿真模型的系统结构与功能的层次性，由于城市新区仿真模型是结构与功能的统一体，因此在系统分析过程中应考虑整体系统的层次性。系统反馈环结构正是基于新区系统这样一种正负反馈回路的原理而设计的，其中系统反馈环结构在横向上受社会经济的影响，纵向上受内部组织运作和外部宏观环境的影响，从而构成了城市新区规划系统的边界系统由目标系统、支撑系统、运作系统、激励系统和约束系统所构成。运作系统作为核心，与其它四个系统都有直接作用，其关系可表示为运作系统以支撑系统为基础，以激励系统为推动，以约束系统为制约，以目标系统为宗旨而发展运行。
冷红，郭士元通过建立城市总体规划系统动力学模型，对城市总体规划进行定量化和动态化的研究和模拟，探索城市规划与经济社会协调发展的较佳途径，并为城市总体规划方案优化提供比较具体和科学的依据。王其藩等建立了基础设施系统动力学模型不仅关注经济效益，同时社会环境效益也是其主要的考量要素。
3.系統动力学在城市建设研究中应用的趋势
系统动力学模型基于非线性动力学理论，其数学基础还在继续推进，包括非线性动力学与复杂系统、基于主体的建模、心智模型、制订动态决策与学习、组织和社会的进化等。
在城市发展领域，越来越多的学者将目光投向可持续发展，即怎样在城市发展进程中，运用系统动力学理论，使城市经济、社会和环境协调发展，解决日趋严重的城市社会矛盾和环境污染。在旧城更新领域，由于人居环境衰退与旧城土地的稀缺性导致的住宅产业发展困境，经济发展不平衡导致低收入群体等社会问题以及产业发展与环境保护等导致的多重反馈回路，都使得旧城更新成为系统动力学在城市发展政策决策中应用的焦点之一。
系统动力学在与人文学科交叉领域的优势使得群体建模（Group modeling）、政策设计和公众参与、优化城市发展策略的实施已成为方向之一。此外，一个突出的问题是，很少有后续的对所建立模型的跟踪研究，导致模型的使用多数为一次性使用。因此，应对使用效果较好的模型不断完善其内涵和外延，形成一些通用的基础模型库，这也是发展的方向。系统动力学及其发展模型背后蕴含着深厚而严谨的数学理论基石。从某种意义而言，系统动力学的应用已成为构建城市决策管理者和相关参与方和谐发展机制的重要途径与有效工具。
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作者简介：
窦瑶（1990.01-），女，陕西咸阳人，硕士，陕西师范大学国际商学院，研究方向：国民经济学。