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地球已经成为一个城市的星球。现在世界上一半以上的人口生活在城市，比例在不断增长。而且城市地区的扩张速度甚至比人口增长的速度要快，不断吞噬农田和野地。所涉及的问题是发人深省的。为城市居民提供食物，能源和材料所需的土地面积正在扩大;这个生态足迹通常比城市本身的面积高出200倍。由此城市本身产生的碳排放不断增加，意味着城市化现在是气候变化的主要影响因素。

然而，城市的崛起并不是所有的厄运和阴沉。通过一些指标巩固人口有助于缩小我们个人的环境足迹，城市正在作为进一步改进的实验室。研究人员正在探索收集城市废物流，整合可再生能源和改善过境的创新方法。这个“评论”，“透视”和“新闻”功能的集合，以及您可以在http://scim.ag/1Tb0WdZ找到的互动，深入了解我们如何在城市生活，城市化对于我们这个星球和我们自己的未来意味着什么。一个信息是清楚的：城市地球在这里停留，我们今天关于如何在城市中建设和生活的决定将会影响到几代人。

自然生活在城市

拥挤，噪音和其他紧张的城市条件增加了焦虑和抑郁等精神障碍的风险。但是，城市地区也具有扶持健康的环境资产。例如，公园，绿地，街道树和社区花园可以促进身体活动，社会接触和压力减轻。具有自然特征和过程的人群的心理收益抵消了其他城市生活条件的心理成本？对这个问题的回答将有助于提高当今不断增长的城市人口的生活质量。

斯坦利·米拉格特（Stanley Milgram）在城市心理学的经典作品中，以积极的方式开放，认为“城市因其多样性，充满活力，选择的可能性而受到广泛吸引，并且激发了激烈的气氛，许多人为他们的生活找到了理想的背景”。他还看到，城市为面对面的联系和交流提供了“无与伦比的可能性”。然而，当考虑心理学如何有助于理解在城市生活中的经验时，他转而消极；他强调超负荷作为一种心理概念，有助于将诸如人口密度高的客观城市环境与可观察的行为（如不及性）联系起来。这种对比的观点继续提供关于城市生活的心理研究。

城乡差异精神障碍

许多研究表明，城市生活条件破坏了心理健康，而农村地区的条件则支持健康。Peen等人对1985年以后进行的21项研究进行了荟萃分析，调查了相对富裕国家非制度化成年人情绪障碍的患病率。他们发现城市地区的情绪障碍比农村地区高出28％；然而，结果是高度异质的，也许是因为“农村”和“城市”在不同的研究中有不同的定义。当一些研究中的城市环境与其他研究中的乡村环境相似时，他们认识到整合结果的问题。

Judd等人认为二元城乡类别不足。许多环境因素可以影响人们在城市和农村环境中的压力，从而影响焦虑和抑郁等疾病的流行。其中包括住宅密度，住房质量，空气质量，交通选择，获得保健和福利服务，以及进入公园和绿地。所有这些因素都可能在一个特定的个体是否发展障碍中发挥作用，但他们可能以不同的方式以不同的组合来进行。结合个人脆弱性和更广泛的背景特征，研究必须考虑这些因素的独立和综合影响，以阐明城市特定情况如何破坏或支持心理健康。

发现城乡差异的精神障碍可能被认为是对城市化后果的警示，但存在着混淆因果关系的风险。推动特定社会城市化的社会，政治和经济力量也可能通过其他机制产生精神病。例如，在一些国家，许多人因为遭受暴力威胁而离开农村，这似乎提高了重症抑郁障碍的患病率。他们创造的自发定居条件恶劣可能会加剧受害的影响，破坏社会关系和丧失传统职业，但城市化本身并不是最初的混乱原因。

自然经验的心理收益

对自然经验的研究也表明，城市生活条件可能会破坏心理健康，而相对自然的条件则可以支持心理健康。术语“自然”是指在不同背景下不同的东西。认识到自然经验的个人和文化方面，心理研究考虑了不同人在不同环境中遇到自然的情况，从城市办公室的室内植物到旷野的行走。

这项研究的重要部分涉及自然经验的恢复性影响，如重新集中精神和集中精神工作后降低血压的能力。关于恢复的理论描述了与自然相遇的心理距离与日常需求的心理距离和感兴趣的参与环境特征和过程。恢复性经验的这些组成部分有同行对于为什么从1960年代初在美国和其他地方进行户外娱乐的原因进行了分析。人们长期以来一直表示，通过户外娱乐寻求实践理论指导，实验室和实地实验反复表明，在自然环境中观看时间或观赏自然景观可以快速帮助人们放松心情，提高他们的引导注意力，比城市街道和其他比较条件更大程度地减少生理觉醒。

在城乡差异的精神障碍研究中，城市与自然环境的单一例子的比较被批评为忽视相关形式的变异。尽管有关合理机制的实证证据仍然鼓励对城市绿地和健康的大量观察性研究。这些研究考虑了城市居民附近绿化和绿化的合理累积效应。大多数研究集中在数量上，但有些也使用了质量指标。大多数观察性研究都采用横截面设计，但最近的纵向研究已经有助于对进入或接近自然的有益影响的更强的推论。例如，在英国家庭小组调查的1064名参与者中，连续使用5年的数据，Alcock等表明，由绿色较少（58％的地区覆盖）迁至绿色（74％）城市的人们，显示未来3年心理健康状况有所改善。相比之下，从更多（74％）到少于（59％）绿色城市地区的人们，在移动之前心理健康状况出现下降，其次是恢复到移动前基线。

对自然经验的大量研究假设，自然选择已经过去少了几代，从人类进化的条件转移情感和认知功能的适应性，因此人类适应生活在城市环境中的广泛定义。这种自然---城市对立忽略了一个事实，即城市环境包括支持人类功能的环境；嘈杂，污染，充满汽车的街道排列匿名塔不代表所有城市的可能性。这种虚假的对立也忽略了上千年前人们聚集在一起的原因，以及这一举动对自然选择和社会文化发展相互影响的后果。在这里，环境类别和城市化进程也需要仔细检查。

城市设计与人--自然的关系

心理研究证实了公园和绿地长期以来作为城市人口健康资源的推理。这个推理指导了许多城市的建立，如纽约的中央公园和蒙特利尔的皇家公园。研究人员，设计专业人员，公民团体等正在共同推动这样的先例，在我们日益城市化的世界中创造可持续的城市面料。这些努力-在绿色城市主义，绿色基础设施，生物友善设计和复辟之类的横幅下，通过创造，保存和生态恢复行动，寻求更好地综合自然过程和生态系统功能与建筑和城市基础设施。这种努力需要心理和生态目的。上述证据更像是警告，假设人们可以简单地适应日益增加的城市密度及其伴随而对健康和福祉没有负面后果。

通过提供人们在城市体验自然的机会，并将城市体验为自然，这种努力可以塑造对环境的态度。越来越多的密集的城市地区的人们在日常生活中可能与自然界很少或没有接触。环境代谢遗忘是指每一代人根据童年时期所遇到的自然世界，构建一个环境正常的概念的心理过程。一个问题就在于环境恶化的数量逐年增加，但是每一代人倾向于将这种退化的状况作为非退化的条件：正常的经验。这有助于解释对环境问题的不作为；人们不觉得问题的紧迫性或严重性，因为体验基准已经转移。为人们提供机会，在城市中体验更强大，健康，甚至更野性的自然形式，为这种集体记忆丧失提供了一个重要的解决方案，可以抵消变化的基准。这样的机会包括例如大型绿色空间和公园，河流恢复到一些以前的自由流动状况，对水和土地的广阔视野，以及广泛的步行和骑自行车的连接路径。

因此，设计出来的城市，自然而然，可以被理解为自然，支持生态系统完整性和公共卫生。进一步的心理学研究可以描述自然经验可用机会的具体改进如何影响精神卫生和环境态度。如果汽车堵塞的空间让位于儿童可以玩耍的自然地方，其他人会安静地反映，他们将如何改变？

开发智能，可持续和健康城市的元原则

到2050年，预计城市人口将增加约25亿。据估计，至2050年将有60％以上的城市地区尚未建成，表明将有大量新的基础设施建设，特别是在亚洲和非洲。同时，全球现有的城市正在老化，需要更换基础设施。

基础设施广泛定义为提供水，能源，食品，住房，运输和通讯，废物管理和公共场所的系统，对于支持人类的福祉和经济发展至关重要。然而，在全球范围内，这七个基础设施部门目前对环境造成巨大负担，并对人类健康产生重大影响。城市需求主导着这些影响；例如，70％的全球温室气体排放归因于城市。由于物质基础设施的生命周期为30至50年，全球对新城市基础设施的迫切需求即将面临变革的历史性机遇。问题是，21世纪的城市基础设施改造如何通过利用数据科技带来的巨大潜力来提升我们城市的环境可持续性和人类福祉？

虽然信息和通信技术对于发展智能，可持续，健康的城市很重要，但我们认为，对城市基础设施系统的更多了解是必要的，从数据转移到信息到知识，最终是对城市可持续发展和人类福祉的行动。以基础设施为重点，我们确定了城市的五个重要方面，并提出了八项原则，以引导城市向可持续发展和健康转变，借鉴美国，中国和印度的实例。

关键尺寸

经济机遇是城市化的关键推动力，基础设施建设是一个主要的推动者。多城市数据集正在形成，描述了城市人口增长，国内生产总值，家庭收入以及金融投资，能源和用水以及土地和道路扩张等基础设施相关参数之间的关系。已知具有不同经济结构的城市表现出影响基础设施设计的不同的社会空间发展模式。然而，城市GDP，部门就业和家庭收入的基本城市数据在许多发展中国家和较小的城镇中预计会出现很多城市增长的情况很少。

城市形态或形态描述了城市中物理空间与人类活动之间不断变化的相互作用。从人口普查数据到空中和卫星照片和遥感信息的大量数据集合正在被整合，使规划者能够表征城市形态。城市复杂性科学正在推进不仅关注人口密度，连通性，接近工作和服务以及城市活动的多样性和强度的新措施，而且还要了解社会隔离规模和模式的自相似性。城市形式是基础设施发展的基础，塑造能源和物资用途；水体，绿地和其他关键生态系统的获取和连续性；和城市公平和福祉。

城市内的基础设施设计和社会空间差异正在成为人类健康和福祉的关键决定因素。

新兴解决城市化世界水挑战的方案

水已成为全球范围的挑战。许多研究人员和决策者都集中在大量的用水户，如农业，未来干旱对粮食安全的影响以及接收水质的影响，几乎没有考虑到城市充分处理城市水循环的能力。城市水管理（UWM）近期受到越来越多的关注，部分原因在于可持续发展水可持续发展目标（SDG-6）。普遍接受的UWM方法建立在一个完善的社会技术体系的基础上，至少在世界上较为富裕的地区，已经解决了20世纪初遇难城市的大部分与水和卫生有关的问题。核心集中服务是提供安全饮用水，城市卫生（为公共卫生目的），防范淹水，辅以水污染防治。

UWM在高收入国家

UWM系统依赖于投资密集型，通常为地下管道网络，提供单一饮用水并排放雨水和废水。不少地方，水库和长途输水系统弥补了当地的水资源不足。此外，水处理厂和污水处理厂为水环境提供了接口，处理用于饮用水的原水和废水进行水污染控制。事实上，UWM系统的主要组成部分被认为是自1840年以来最重要的医疗进步，仍然是全球繁荣城市的主要模式。除了供水和废水的清除和处理之外，除了重要的基础设施雨水排水系统。在地方一级，建成环境对流域的自然水文特征有很大的影响。658,760平方公里全球城市的很大一部分包括不渗透的表面。这导致更高的地表径流和更快的响应时间到雨水事件。没有足够的排水基础设施，将发生不必要的城市淹水事件。

在城市用水过程中，浪费以废水的形式产生。然而，废水还含有重要的资源，包括水，有机物，热量以及营养物质如磷和氮。例如，通过人体代谢的氮的量在全球范围内，因此可能在废水中终止，与氮循环的主要成分相当。对于90亿人口，废水中的氮排放量将达到每年3500万吨活性氮的人为产量（约占目前生产量的25％）的大小，这是“安全运行空间”的上限“人性”鉴于农业生产氮的巨大损失，世界只能在建议的边界内，废水再循环氮气大幅增加。

目前的UWM方法工作得非常好，因为它为一个地区的大多数人提供了高质量的安全服务。其制度方面的特点是传统上授予市政府水务局的规划和投资程序。这些行动者遵守制定完善的监管规范，主要依靠高度专业化的技术专长。

目前的UWM系统的缺点在于它对大量水量的高度依赖，投资成本高，对稳定机构的需求以及长期的规划视野和资源的低效利用。虽然大多数这些缺点根据情况有不同的影响，但是资源的低效利用是一个全球性的问题。尽管废水的能源量很大，废水管理是能源的净消费者，在现有系统内，氮的回收只能很小程度。此外，大量投入大量的水进出城市，处理造成的废水所需的基础设施，都超出了当地的环境。经济合作与发展组织最透明的报告计算，到2015年，经合发组织国家和巴西，俄罗斯，印度和中国的全球投资需求将达到一年7,720亿美元（约占国内生产总值的1％）。然而，其他文献估计是高度可变的，从一年的190亿美元到1.037亿美元。到2030年，需要额外的1140亿美元才能实现普遍获得安全饮用水和适当的卫生设施。假设对供水和废水管理的投资规模相似，全球90亿人口的总体水资源基础设施价值将达到约60万亿美元。

今天，即使在长期成功实践的传统国家，UWM也会带来越来越多的经济，社会和环境成本。这是由于建筑基础设施老化，城市化进程日益加剧，新兴污染物，有竞争力的用水以及减轻气候变化影响的措施（如节水措施）的结果。此外，公共事业往往错失了全额关税收费，并且越来越多地面临积压的投资。这些最近的发展问题是，现在的UWM系统是否以及在什么形式中仍然可以成为20世纪初以来世界上最好的解决方案。

集中式UWM全局扩散的局限性

虽然工业化国家的改革仍然是一个有争议的问题，但目前的UWM做法向世界其他地方的扩散确实充满了重大问题。非洲和亚洲虽然关于下水道的可靠信息和处理厂很少，但人们普遍认为，连接率仍然很低，非洲估计的连接率为14％，亚洲的连接率为18％，整体处理收集的废水仍然高度不足，即使在首都。对于拉丁美洲，连接率较高，但只有15％的市政废水得到了处理。

这个积压与目前前所未有的全球人口增长率相结合。预计这一增长的主要部分是在非洲和亚洲的城市，包括人类发展指数较低的国家以及水资源短缺的情况明显增多。中小城镇将是今后未来城镇化进程中的首要任务，特别是在提供安全饮用水和污水处理设施方面。高城市增长率导致高

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