GIS下的北京城區(qū)應(yīng)急避難場(chǎng)所空間布局與可達(dá)性研究

周愛華，張景秋，張遠(yuǎn)索，付　曉

(1. 中國地質(zhì)大學(xué)(北京)研究生院，北京 100083； 2. 北京聯(lián)合大學(xué)應(yīng)用文理學(xué)院，北京 100191)

Study on the Emergency Shelter Accessibility and Distribution

in Beijing Based on the GIS

ZHOU Aihua，ZHANG Jingqiu，ZHANG Yuansuo，F(xiàn)U Xiao

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GIS下的北京城區(qū)應(yīng)急避難場(chǎng)所空間布局與可達(dá)性研究

周愛華1，2，張景秋2，張遠(yuǎn)索2，付曉2

(1. 中國地質(zhì)大學(xué)(北京)研究生院，北京 100083； 2. 北京聯(lián)合大學(xué)應(yīng)用文理學(xué)院，北京 100191)

Study on the Emergency Shelter Accessibility and Distribution

in Beijing Based on the GIS

ZHOU Aihua，ZHANG Jingqiu，ZHANG Yuansuo，F(xiàn)U Xiao

摘要：均衡布局是城市應(yīng)急避難場(chǎng)所規(guī)劃建設(shè)的重要原則，可達(dá)性能夠有效評(píng)價(jià)應(yīng)急避難場(chǎng)所布局的均衡性與合理性。以場(chǎng)所入口為供給點(diǎn)應(yīng)用兩步移動(dòng)搜尋法進(jìn)行應(yīng)急避難場(chǎng)所可達(dá)性研究，通過對(duì)比不同服務(wù)半徑的可達(dá)性值的分布，確定3000 m為北京已建成避難場(chǎng)所的適宜服務(wù)距離。分析3000 m應(yīng)急避難場(chǎng)所可達(dá)性圖，可得結(jié)論，北京城區(qū)應(yīng)急避難場(chǎng)所還不能滿足城區(qū)居民避難需求，避難人數(shù)缺口大，且布局不夠均衡、合理，首都功能核心區(qū)及其周邊可達(dá)性好，而邊遠(yuǎn)區(qū)域則完全享受不到避難服務(wù)，避難場(chǎng)所空間分布公平性較差。

關(guān)鍵詞：應(yīng)急避難場(chǎng)所；可達(dá)性；空間布局；兩步移動(dòng)搜尋法；GIS；北京

近年來，國內(nèi)外地震頻發(fā)，其他各類自然、人為災(zāi)害也時(shí)有發(fā)生。應(yīng)急避難場(chǎng)所是應(yīng)對(duì)突發(fā)公共事件的一項(xiàng)災(zāi)民安置措施，是供災(zāi)民緊急疏散、臨時(shí)生活的安全場(chǎng)所。城市應(yīng)急避難場(chǎng)所的規(guī)劃與建設(shè)是國內(nèi)外提高城市綜合防災(zāi)能力、減輕災(zāi)害影響、增強(qiáng)政府應(yīng)急管理工作能力的重要舉措。均衡布局是城市應(yīng)急避難場(chǎng)所規(guī)劃建設(shè)的重要原則。

空間可達(dá)性是指從一個(gè)地方到另一個(gè)地方的難易程度，或指克服空間阻礙到達(dá)目的地的難易程度，常用時(shí)間、距離、費(fèi)用等指標(biāo)來表達(dá)[1]?？蛇_(dá)性能夠有效評(píng)價(jià)應(yīng)急避難場(chǎng)所布局的均衡性與合理性。目前，可達(dá)性的研究方法很多，如簡(jiǎn)單緩沖區(qū)法、網(wǎng)絡(luò)分析法、最小距離法、引力模型法、兩步移動(dòng)搜尋法等[2-3]，這些方法各有特點(diǎn)，適用于不同類別對(duì)象的可達(dá)性評(píng)價(jià)。對(duì)于應(yīng)急避難場(chǎng)所的可達(dá)性研究，網(wǎng)絡(luò)分析法和兩步移動(dòng)搜尋法是最常用的兩種方法，網(wǎng)絡(luò)分析法擅長基于真實(shí)道路確定應(yīng)急避難場(chǎng)所服務(wù)區(qū)[4-6]，兩步移動(dòng)搜尋法則不受行政邊界限制，且充分考慮供給與需求之間的關(guān)系[7-8]。對(duì)于兩步移動(dòng)搜尋法在應(yīng)急避難場(chǎng)所可達(dá)性研究中的應(yīng)用，常用的處理方式是將應(yīng)急避難場(chǎng)所質(zhì)心點(diǎn)作為供給點(diǎn)進(jìn)行距離測(cè)算，即認(rèn)為只有到達(dá)了避難場(chǎng)所的質(zhì)心才算到達(dá)避難場(chǎng)所。而在現(xiàn)實(shí)生活中，人們通常認(rèn)為到達(dá)某一處入口即可認(rèn)為到達(dá)該目的地。因此，本文以應(yīng)急避難場(chǎng)所入口作為供給點(diǎn)，加權(quán)分配避難場(chǎng)所的總供給，進(jìn)行北京城區(qū)應(yīng)急避難場(chǎng)所的可達(dá)性研究，并與傳統(tǒng)以質(zhì)心作為供給點(diǎn)研究可達(dá)性進(jìn)行對(duì)比，分析北京城區(qū)應(yīng)急避難場(chǎng)所的空間布局特征，為城市避難空間選址與規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)。

一、研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

本文選取北京城區(qū)作為研究區(qū)域。北京分布有多條地震斷裂帶，歷史上發(fā)生過多次地震，存在發(fā)生中強(qiáng)地震的可能；且除地震以外，暴雨、火災(zāi)、交通及化學(xué)泄露、爆炸等更加復(fù)雜、多樣的事故也日益突出。北京城區(qū)即通常所說的城六區(qū)，由東城、西城、朝陽、海淀、豐臺(tái)和石景山6區(qū)構(gòu)成，面積1 368.32 km2，常住人口1 253.4萬，常住人口密度高達(dá)9160人/km2，首都功能核心區(qū)(包括東城區(qū)和西城區(qū))的人口密度更是達(dá)到23 942人/km2(面積及人口數(shù)據(jù)來源于《北京統(tǒng)計(jì)年鑒2014》)。北京城區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，人口密集，建筑密度大且高層建筑多，因此，有重大災(zāi)害時(shí)應(yīng)急避難及救援實(shí)施難度大，對(duì)應(yīng)急避難場(chǎng)所的數(shù)量與空間布局都有較高要求[8]。

根據(jù)北京應(yīng)急網(wǎng)(http:∥www.bjyj.gov.cn/)數(shù)據(jù)，截至2014年2月，北京城區(qū)已建成39個(gè)應(yīng)急避難場(chǎng)所，且面積皆大于10 000 m2，根據(jù)《北京中心城地震應(yīng)急避難場(chǎng)所(室外)規(guī)劃綱要》要求，這些避難場(chǎng)所皆為長期固定避難場(chǎng)所，總面積1 215.14萬m2，疏散人口155.66萬人。在ArcGIS平臺(tái)目視解譯北京城區(qū)SPOT衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)獲得避難場(chǎng)所面狀數(shù)據(jù)；同時(shí)借助網(wǎng)絡(luò)搜索和實(shí)地調(diào)查獲取應(yīng)急避難場(chǎng)所入口數(shù)據(jù)(點(diǎn)狀數(shù)據(jù))，如圖1所示。本次研究以街道級(jí)行政區(qū)為研究單元，街道人口數(shù)據(jù)來源于2010年第6次人口普查。

圖1　北京城區(qū)應(yīng)急避難場(chǎng)所分布圖

從空間上看，北京城區(qū)應(yīng)急避難場(chǎng)所呈分散分布，且主要分布于人口密度大于4000人/km2的鄰近首都功能核心區(qū)的菱形區(qū)域內(nèi)，但人口密度大的街道的內(nèi)部和周邊并不一定有避難場(chǎng)所。以長安街為界，北部城區(qū)在應(yīng)急避難場(chǎng)所數(shù)量及單個(gè)避難場(chǎng)所面積上都要大于南部城區(qū)。

二、可達(dá)性分析

1. 兩步移動(dòng)搜尋法

兩步移動(dòng)搜尋法是一種基于機(jī)會(huì)累積思想的可達(dá)性研究方法，分別以供給地和需求地為基礎(chǔ)，移動(dòng)搜尋兩次，對(duì)搜索半徑內(nèi)居民可以接近的資源或設(shè)施的數(shù)量進(jìn)行比較，數(shù)值越高，可達(dá)性越好[9-10]。

應(yīng)用兩步移動(dòng)搜尋法進(jìn)行應(yīng)急避難場(chǎng)所空間可達(dá)性評(píng)價(jià)，第一次搜尋確定了應(yīng)急避難場(chǎng)所入口的繁忙程度，即每個(gè)避難場(chǎng)所入口在服務(wù)區(qū)內(nèi)的供需比。對(duì)每個(gè)避難場(chǎng)所h的入口j,搜索距離閾值(d0，服務(wù)半徑)范圍內(nèi)的街道質(zhì)心(k)，計(jì)算供需比為

(1)

式中，Pk為搜尋區(qū)內(nèi)街道k(即dkj≤d0)的人口數(shù)；dkj為位置k、j之間的距離；Sj為j點(diǎn)的總供給；Sh為避難場(chǎng)所h的總供給，即避難場(chǎng)所可容納人數(shù)；Wj為入口j的權(quán)重，權(quán)重需綜合考慮入口的主次關(guān)系、鄰接道路等級(jí)及入口周邊用地性質(zhì)等因素，此次研究由于道路及城市用地?cái)?shù)據(jù)不全，因此，假設(shè)應(yīng)急避難場(chǎng)所的各個(gè)入口權(quán)重相等。在實(shí)際操作中，在Sj前乘以1000，則Rj的實(shí)際意義則為入口j每千人享有的應(yīng)急避難席位。

第二次搜尋計(jì)算了每個(gè)街道的可達(dá)性，檢索所有能為該街道提供避難服務(wù)的避難場(chǎng)所入口，并將第一次搜尋得到的供需比相加求和，即對(duì)每個(gè)街道質(zhì)心i，搜索所有距離閾值(d0，服務(wù)半徑)內(nèi)的避難場(chǎng)所入口(j)，將所有的供需比Rj加在一起即得到街道(i)的可達(dá)性為

(2)

式中，Ai表示街道i對(duì)避難場(chǎng)所的空間可達(dá)性，值越大表明i的可達(dá)性越好；Rj是街道i搜尋區(qū)(dij≤d0)內(nèi)避難場(chǎng)所入口j的供需比；dij是位置i、j之間的距離。因此，Ai的實(shí)際意義是該街道享有的千人避難席位。

2. 距離閾值的確定

《北京中心城地震應(yīng)急避難場(chǎng)所(室外)規(guī)劃綱要》規(guī)定，固定避難場(chǎng)所服務(wù)半徑為2000～5000 m。因此，選擇2000 m、3000 m、4000 m和5000 m作為搜索閾值。

三、基于不同供給點(diǎn)的可達(dá)性比較

基于ArcGIS平臺(tái)，分別以入口和質(zhì)心作為供給點(diǎn)，以2000 m、3000 m、4000 m和5000 m 4個(gè)距離閾值計(jì)算可達(dá)性值。入口為供給點(diǎn)時(shí)，服務(wù)街道數(shù)量分別為74、93、106、113；質(zhì)心為供給點(diǎn)時(shí)，服務(wù)街道數(shù)量分別為68、89、105、113。除5000 m服務(wù)半徑外，選擇其他服務(wù)半徑時(shí)，以入口為供給點(diǎn)服務(wù)的街道數(shù)量更多。

相同距離閾值下，將“以入口為供給點(diǎn)計(jì)算的街道可達(dá)性值”與“以質(zhì)心為供給點(diǎn)計(jì)算的街道可達(dá)性值”相減，獲得差值。對(duì)不同距離閾值的可達(dá)性差值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析可以發(fā)現(xiàn)，隨著距離閾值的增大，可達(dá)性差值減小。因此，在服務(wù)半徑較小時(shí)，適宜選擇更接近實(shí)際情況的入口作為供給點(diǎn)。

根據(jù)可達(dá)性差值較大的街道，如東風(fēng)地區(qū)、永定路街道、海淀街道、燕園街道、萬柳地區(qū)、團(tuán)結(jié)湖街道等，可以看出避難場(chǎng)所的面積、形狀、入口的位置與數(shù)量都會(huì)對(duì)周邊街道的可達(dá)性產(chǎn)生較大影響，而面積是主導(dǎo)因素，即大面積的避難場(chǎng)所更適宜用使用入口作為供給點(diǎn)。

四、可達(dá)性結(jié)果分析與空間布局評(píng)述

根據(jù)《北京市地震應(yīng)急避難場(chǎng)所規(guī)劃》，固定避難場(chǎng)所應(yīng)容納區(qū)域總?cè)丝?常住人口等)的30%，而可達(dá)性值的實(shí)際意義是該街道享有的千人避難席位，因此，當(dāng)可達(dá)性值為300時(shí)，即可認(rèn)為該區(qū)域享有的應(yīng)急避難服務(wù)達(dá)標(biāo)。

表1為不同服務(wù)半徑下的可達(dá)性值分布情況。因?yàn)榭蛇_(dá)性值300為達(dá)標(biāo)，因此可達(dá)性值在300—400值段的街道可以認(rèn)為是避難服務(wù)最優(yōu)街道，而可達(dá)性值大于400的街道則避難服務(wù)超標(biāo)，小于300的則認(rèn)為未達(dá)標(biāo)。3000 m服務(wù)半徑下的街道可達(dá)性值，在300—400值段最多，其次未達(dá)標(biāo)而接近達(dá)標(biāo)的值段200—300也最多，因此，可以認(rèn)為3000 m服務(wù)半徑對(duì)于北京城區(qū)已建成避難場(chǎng)所而言是一個(gè)較適宜的服務(wù)半徑。因此，基于3000 m的服務(wù)半徑討論北京城區(qū)應(yīng)急避難場(chǎng)所的空間布局問題。

表1　可達(dá)性值分布

如圖2所示，服務(wù)半徑為3000 m時(shí)，有93個(gè)街道享有避難服務(wù)，避難服務(wù)區(qū)呈“個(gè)”字形，集中于首都功能核心區(qū)及其周邊(北下關(guān)、甘家口、展覽路和新街口4個(gè)街道除外)，與圖1中人口密度大于4000人/km2的區(qū)域基本一致，即東城區(qū)的全部、西城區(qū)的大部、海淀區(qū)的東南部、石景山區(qū)的東部、豐臺(tái)區(qū)的東部和朝陽區(qū)的西北部地區(qū)，且除海淀區(qū)的溫泉鎮(zhèn)以外，其他能享有避難服務(wù)的街道連接成片。中軸線沿線和長安街經(jīng)過街道應(yīng)急避難可達(dá)性皆為良好狀態(tài)。而遠(yuǎn)離首都功能核心區(qū)的廣大區(qū)域完全享受不到避難服務(wù)，而部分區(qū)域如麥子店街道、東風(fēng)地區(qū)可達(dá)性值則大于1000，享有應(yīng)急避難席位遠(yuǎn)遠(yuǎn)超標(biāo)。避難服務(wù)區(qū)內(nèi)的街道間可達(dá)性差值也很大，最大值1 151.2，最小值為3.8，標(biāo)準(zhǔn)差為204.8。因此，北京城區(qū)居民不能平等地享有避難服務(wù)。

圖2　3000 m服務(wù)半徑應(yīng)急避難場(chǎng)所可達(dá)性圖

根據(jù)可達(dá)性分析結(jié)果，統(tǒng)計(jì)各個(gè)城區(qū)的應(yīng)急避難服務(wù)面積、服務(wù)人口、服務(wù)面積與區(qū)域面積比值、服務(wù)人口與區(qū)域人口比值、服務(wù)人口缺口，見表2。應(yīng)急避難場(chǎng)所建設(shè)情況，從總量上看是朝陽區(qū)最好，其服務(wù)人口比達(dá)到了22.4%，離30%的標(biāo)準(zhǔn)較近，但服務(wù)面積較小，僅占區(qū)域總面積的40%，說明朝陽區(qū)應(yīng)急避難場(chǎng)所分布空間不均衡，過于集中于中部及西北部地區(qū)。東城應(yīng)急避難服務(wù)覆蓋全區(qū)，服務(wù)人口比達(dá)到19%，盡管不能完全滿足居民避難需求，但各街道可達(dá)性水平最為均衡，居民享受避難服務(wù)基本公平。西城避難服務(wù)區(qū)也達(dá)到全區(qū)面積的80%，但服務(wù)人口比較低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足居民需求。海淀、石景山、豐臺(tái)則處于較低的應(yīng)急避難服務(wù)水平。從全局來看，應(yīng)急避難服務(wù)區(qū)占到整個(gè)城區(qū)面積的近40%，人口比則達(dá)到12%，還達(dá)不到長期固定避難場(chǎng)所規(guī)定的30%，服務(wù)人口缺口220萬人。因此，北京城區(qū)應(yīng)急避難場(chǎng)所建設(shè)的任務(wù)還很繁重，還需要合理規(guī)劃布局，建設(shè)更多的應(yīng)急避難場(chǎng)所。

五、結(jié)束語

本文以避難場(chǎng)所入口為供給點(diǎn)，應(yīng)用兩步移動(dòng)搜尋法進(jìn)行北京城區(qū)應(yīng)急避難場(chǎng)所可達(dá)性分析，能夠有效評(píng)價(jià)城區(qū)已建成避難場(chǎng)所的空間布局和服務(wù)能力，為城市避難空間選址與規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)。

表2　城區(qū)應(yīng)急避難場(chǎng)所服務(wù)統(tǒng)計(jì)表

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引文格式： 周愛華，張景秋，張遠(yuǎn)索,等.GIS下的北京城區(qū)應(yīng)急避難場(chǎng)所空間布局與可達(dá)性研究[J].測(cè)繪通報(bào)，2016(1)：111-114.DOI:10.13474/j.cnki.11-2246.2016.0028.

作者簡(jiǎn)介：周愛華(1978—)，女，博士生，講師， 主要從事3S技術(shù)應(yīng)用及計(jì)算機(jī)制圖方面的教學(xué)與研究。E-mail: aihuazhou@buu.edu.cn

基金項(xiàng)目：北京市屬高等學(xué)校高層次人才引進(jìn)與培養(yǎng)計(jì)劃項(xiàng)目(The Importation and Development of High-Caliber Talents Project of Beijing Municipal Institutions)(IDHT20130322)；北京聯(lián)合大學(xué)新起點(diǎn)項(xiàng)目 (zk10201302)；國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(41271185)

收稿日期：2014-12-10

中圖分類號(hào)：P208

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：0494-0911(2016)01-0111-04