加速的城市化進程推動了城市基礎設施發展和經濟競爭力的顯著提升，但同時也加劇了對各種沖擊的系統性脆弱性（Sun等人，2024年）。這一悖論凸顯了開發能夠在中斷時保持核心功能的同時具備韌性的城市系統的緊迫性（Amirzadeh、Sobhaninia和Sharifi，2022年）。在相互連接的城市聚落中——這些復雜網絡以密集的資源流動和功能依賴性為特征——韌性表現為一種由節點能力和網絡動態共同塑造的新興屬性（Datola，2023年；Wang等人，2024年）。這種系統復雜性要求采用創新方法來模擬干擾下的韌性傳播機制。

早期的研究從單一或多個維度測量了城市韌性的程度。學者們建立了一套選擇物理指標來評估城市韌性的系統。例如，經濟、社會、基礎設施和生態等主要子系統可以描述特定城市的韌性價值（Huang、Sun和Du，2022年；Zhang等人，2024年）。通過引入技術維度（Liu等人，2022年）、制度環境（Mu、Fang和Yang，2022年）和信息要素（Cheng和Liu，2023年）等子系統，可以進一步討論和觀察城市韌性。在使用CRITIC（Zhang等人，2023年）、熵權重方法（Zhang等人，2023年）或TOPSIS方法（Wang等人，2024年；Wang、Zheng、Chen和Xu，2024年；Zeng、Wei和Duan，2022年）計算指標權重后，一些研究利用BP神經網絡（Lu、Zhang、Jiao、Wei和Zhang，2022年）或灰色預測模型（Yin、Hu和Huang，2023年）進行城市韌性預測。還有一些研究選擇了空間自相關分析（Sun等人，2024年）來討論城市聚落的時空演化模式（Zeng等人，2022年），或通過時空演化來推導發展軌跡（Peng等人，2023年；Zhu、Zheng和Xiang，2023年）。盡管付出了努力，但這些模擬仍無法從全面的角度描述城市聚落網絡韌性的強度。

為了從整體角度衡量城市聚落的韌性，通常需要跨多個維度匯總連通性數據。涵蓋信息交流、交通基礎設施和經濟聯系的城市間網絡已被廣泛用于量化城市聚落內的多維度連通性（Liu等人，2022年；Wei和Pan，2021年）。新興研究逐漸納入了額外的子系統，包括創新網絡（Liu等人，2025年）、經濟網絡（Xie、Wang、Han和Liu，2020年）以及生態網絡（Hong、Guo、Li和Liao，2022年）。社會網絡分析（SNA）已成為評估結構屬性的主要方法，其中層次結構、連通性、傳遞性和聚類系數等指標提供了對網絡韌性的部分洞察（Peng等人，2018年）。然而，作為靜態的網絡韌性分析，它們的動態模擬能力仍然有限。由于方法論的限制，雖然可以進行災后分析，但無法提供實時的災前預警或制定恢復策略（Zhao、Fang和Liu，2020年）。為了模擬節點故障，（Wei和Pan，2021年）依次移除了中國城市聚落網絡中的節點，并通過傳播性和多樣性分析了影響。研究人員（Hong等人，2022年）對深圳生態網絡的最大韌性值進行了類似的動態模擬。然而，他們的模擬基于一個不現實的極端情景，無法捕捉到城市聚落的真實世界干擾。值得注意的例外包括對京津冀城市聚落（BTHUA）的COVID-19影響評估：（Mu、Fang、Yang和Guo，2022年）測量了城市網絡結構韌性的變化，但由于時間分辨率較低，這些評估不適用于快速發生的干擾。此外，當前的方法論未能有效整合宏觀尺度的聚落韌性與微觀尺度的城市節點響應。

鑒于城市聚落網絡的相互依賴性（Zhao等人，2020年），本研究解決了現有文獻在城市聚落韌性方面的局限性，并確定了兩個核心創新點：量化城市節點之間的時空特征，并闡明智能體與網絡之間的交互邏輯。我們提出了一種新的圖注意力網絡（GAT）和基于智能體的模型（ABM）的集成方法，該方法包括時空相關性捕捉、智能體行為模擬和動態韌性分析。GAT在捕捉城市聚落的空間連通性方面表現出色，并將其與時間輸入數據相結合（Qi、Liu、Liu、Xu和Qiu，2023年），從而共同增強了城市韌性發展的時空依賴性。ABM被用來模擬智能體行為對網絡拓撲權重的動態反饋。

本案例研究聚焦于BTHUA，這是一個位于中國北部的戰略重要城市聚落，包含13個城市，快速的城市化加劇了生態、環境和經濟挑戰（Sun等人，2024年）。為了基于真實情景進行模擬，我們模擬了7月31日發生的極端降雨事件（Xiong、Tang和Tian，2022年）。在ABM模型中，我們引入了三種智能體：政府、公眾和企業（Wang等人，2024年），并設置了三種情景：政府主導的協調、公眾互助和企業支持的恢復。情景比較揭示了不同的韌性模式，為基于證據的政策建議提供了依據。

本文的結構如下：第2節詳細介紹了理論框架、數據來源，并描述了GAT-ABM的集成和模擬協議。第3節展示了BTHUA的韌性動態和特定情景下的政策含義。最后，第4節總結了理論貢獻并概述了未來的研究方向。