探索不同地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展與建筑物結構形式分布的相關性

黃志東， 何 萍

（廣東省地震局， 廣州 510070）

0 引言

廣東省防震減災 “十一五” 重點項目 “重點監(jiān)視防御區(qū)縣級以上城市建（構）筑物抗震性能普查” 正是在這一背景下開展的， 該項目在2009—2012年對廣東省沿海13個地級市（廣州、 深圳、珠海、 佛山、 江門、 東莞、 中山、 湛江、 茂名、陽江、 汕頭、 潮州、 揭陽）的部分建（構）筑物抗震性能進行了普查， 共計普查建筑物57.3 萬棟， 普查總建筑面積達到12.6 億平方米。 普查的內容包括建筑物的建筑年代， 結構類型， 設防標準等[1]。這一普查項目的實施對廣東省現(xiàn)有城市建（構）物的總體情況有了大致的了解。 地震應急基礎數(shù)據(jù)庫里有基于鄉(xiāng)鎮(zhèn)/街道的建筑物數(shù)據(jù)， 是地震災害快速評估的基礎， 如何利用已有的普查數(shù)據(jù)來對數(shù)據(jù)庫內的建筑物數(shù)據(jù)進行更新是一個全新的課題。

1 研究思路

利用已做過建筑物普查地區(qū)來更新其它未普查地區(qū)的建筑物數(shù)據(jù)， 需要具備兩個前提條件：①普查地區(qū)與非普查地區(qū)須具有地域相似性。 一般說來， 在相同的地域條件下的建筑形態(tài)往往具有一定的共同特征。 在一定的 “地域” 里， 人們使用相同的或者相近的方言， 從事相似的生產(chǎn)勞動， 有著共同的信仰和價值觀念， 因此傳承了一致的建造技術和建造規(guī)則， 同時也使得區(qū)域內的建筑材料具有很大的同質性[2]。 ②對于地域相似地區(qū)， 必須找到已普查地區(qū)與未普查地區(qū)其建筑物結構形式相似性的衡量指標， 并能將此指標量化。只有具備上述兩前提， 才可以進一步推進下一階段建筑物更新算法研究。

前一個前提條件可以通過劃分對比區(qū)域來解決。 林琳[3]等人曾根據(jù)建筑形態(tài)、 地域分布連續(xù)性、 建筑發(fā)展過程、 社會經(jīng)濟文化發(fā)展淵源四大原則將廣東地域建筑劃分為粵中粵西廣府建筑區(qū)、粵東潮汕建筑區(qū)、 粵北粵東北客家建筑區(qū)。 但由于已做過建筑物普查的地區(qū)并沒有完全覆蓋這三大建筑區(qū)域， 只能簡單按照社會經(jīng)濟文化發(fā)展水平、 地理環(huán)境以及地域分布連續(xù)性分為粵東、 粵西以及珠江三角洲三個對比區(qū)域。

找到地區(qū)建筑物結構形式相似性的衡量指標，并且能夠進行量化， 這是整個研究過程中的難點。但是， 眾所周知一個地區(qū)的建筑結構形式往往與當?shù)厣鐣?jīng)濟發(fā)展水平相關， 經(jīng)濟發(fā)展水平是影響建筑結構形式及安全的重要因素， 因此我們可以把區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展水平相似性作為地域相似地區(qū)建筑物結構形式相似性的衡量指標， 在本文中， 主要探討衡量指標的可行性。 引入模糊數(shù)學中相似度的概念， 把不同地區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展水平以及建筑結構形式相似度分別進行量化， 從相似度的相關性來驗證替代指標的可行性， 也就是說以此來證明社會經(jīng)濟發(fā)展越相似的地方其建筑形式是否越相似。

2 相似度的計算方法

借用模糊數(shù)學中加權海明距離的定義， 來計算經(jīng)濟社會發(fā)展以及建筑類型比例的相似度[4]， ?。?/p>

則采用多因素加權來定義兩地區(qū)的貼近度：

式（1）、（2）中，M 表示參與評定的因子個數(shù)； n 表示總體分類每個元素的單因子的總數(shù)； dm(A，Bi)表示被求值與已知值的差距； Kji表示第m 元素中第j個因子對i個因子的比值； uAm（j）表示被比較地區(qū)第m 元素中第j個因子的比值； uBim（j）表示用以比較地區(qū)Bi中第m 元素中第j個因子的比值； ωm表示第m 元素的權重； ∝i(A，Bi)表示相似度。

3 實例驗算

下面將選取陽江市江城區(qū)、 茂名市茂南區(qū)、茂名市茂港區(qū)、 江門市江海區(qū)、 江門市蓬江區(qū)、江門市新會區(qū)等的社會經(jīng)濟發(fā)展的相似度計算，最后對其建筑物類型進行相似度計算， 以此來例證經(jīng)濟發(fā)展與建筑類型結構的對應關系。

在進行社會經(jīng)濟發(fā)展相似度計算時， 主要考慮了經(jīng)濟總量GDP、 工業(yè)生產(chǎn)總額、 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總額以及第三產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)額、 常住人口總數(shù)五大影響因素。 在進行房屋建筑形式相似度計算了， 主要考慮了建筑的地上層數(shù)及房屋的承重類型兩大影響因素。

表1 經(jīng)濟、 人口數(shù)據(jù)比對表Table1 Comparison table of economic and population data

將表1 中各項數(shù)據(jù)代入公式（1）和（2）中：

M 表示參與評定社會經(jīng)濟發(fā)展相似度的因子個數(shù)， 如： 經(jīng)濟參數(shù)， 常住人口參數(shù)等。

n 表示總體分類每個元素的單因子的總數(shù)， 如經(jīng)濟參數(shù)中的GDP， 工業(yè)生產(chǎn)總值， 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值， 第三產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值等。

dm(A，Bi)表示欲評估地區(qū)與已知地區(qū)的差距。

Kji表示第m 元素中第j個因子對i個因子的比值； 在經(jīng)濟參數(shù)中GDP 的權重是0.5， 其它因子的權重是0.17。

表2 社會經(jīng)濟發(fā)展相似度Table 2 Similarity of the socio-economic development

ωm表示第m 元素的權重， 經(jīng)濟參數(shù)權重取0.7， 人口權重取0.3。

通過計算得到表2， 即參與比較地區(qū)與陽江市江城區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展水平相似值。 值越高表示相似程度越高。

將表3， 表4 中各項數(shù)據(jù)代入公式（1）和（2）中：

M 表示參與評定房屋建筑形式相似度的因子個數(shù)， 如： 地上層數(shù)， 承重類型等。

n 表示總體分類每個元素的單因子的總數(shù)， 如地上層數(shù)平房比例， 2～3 層樓房比例， 4～6 層樓房， 7～9 層樓房等。

dm（A，Bi)表示欲評估地區(qū)與已知地區(qū)的差距。

Kji表示第m 元素中第j個因子對i個因子的比值； 在地上層數(shù)中各因子的權重取均值0.2； 承重類型中的各因子權重也是取均值0.25。

ωm表示第m 元素的權重， 承重類型的權重取0.7， 地上層數(shù)權重取0.3。

表3 房屋地上層數(shù)比例（按占總戶數(shù)百分比統(tǒng)計）Table 3 The proportion of the buildings by stories (according to percentage of the total number of households)

表4 房屋按承重類型比例（按占總戶數(shù)百分比統(tǒng)計）Table 4 The proportion of buildings by load-bearing style (according to percentage of the total number of households)

通過計算得到表5， 即參與比較地區(qū)與陽江市江城區(qū)房屋形式相似值。 值越高表示相似程度越高。

4 結論

從表2 及表4 所得出的相似值可以看出， 陽江市與茂名市同處于粵西地區(qū)， 屬于地域相似地區(qū)， 其社會經(jīng)濟發(fā)展水平及房屋結構類型的相似度較高， 而江門市屬于珠江三角洲地區(qū)， 其與陽江市江城區(qū)的社會經(jīng)濟發(fā)展水平及房屋結構類型的相似度就較低。 這一結論也反證出地域相似地區(qū)其社會發(fā)展水平及房屋結構類型更接近。 同時從計算結果中， 還可以反映出社會經(jīng)濟發(fā)展水平相似度越高的地區(qū)， 其房屋結構類型相似程度越高， 呈正相關的關系。 因此在以后的研究中可以將區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展水平相似性作為地域相似地區(qū)建筑物結構形式相似性的衡量指標。 不過， 在計算區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展水平相似度中， 影響因素可以進一步細化， 可以增加權重系數(shù)， 來增加相似度的準確性。

[1] 何萍， 王挺.基于抗震性能普查數(shù)據(jù)的城區(qū)群體建筑震害預測初探[J]. 華南地震， 2014， 34（1）： 21-25.

[2] 尹亮. 河南鄉(xiāng)土建筑類型及區(qū)劃研究[D]. 鄭州： 鄭州大學， 2011.

[3] 林琳， 任炳勛. 廣東地域建筑的類型及其區(qū)劃初探[J].南方建筑， 2005（01）： 19-22.

[4] 汪培莊. 模糊集合論及其應用[M]． 上海： 上?？茖W技術出版社， 1983.

[3] 廣東省統(tǒng)計局. 廣東省第六次全國人口普查資料2010[M]. 北京： 中國統(tǒng)計出版社， 2012.