廈門本島應(yīng)急避難場所空間布局合理性評價——基于GIS網(wǎng)絡(luò)分析

何雪婷

(廈門大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院　福建廈門　361000)

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廈門本島應(yīng)急避難場所空間布局合理性評價
——基于GIS網(wǎng)絡(luò)分析

何雪婷

(廈門大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院福建廈門361000)

作為城市中一項(xiàng)重要的公共設(shè)施，城市應(yīng)急避難場所是在城市面臨地震、臺風(fēng)等突發(fā)性自然災(zāi)害時提供城市居民安全庇護(hù)的空間。因此，其空間選址及規(guī)模大小必須合理，做到既不浪費(fèi)城市資源又能在關(guān)鍵時刻提供居民庇護(hù)空間，達(dá)到最優(yōu)社會效益。文章以廈門本島為例，基于GIS的網(wǎng)絡(luò)分析法構(gòu)建了服務(wù)面積比、人均可達(dá)避難面積和服務(wù)重疊率3個關(guān)鍵指標(biāo)，以可達(dá)性視角分析廈門本島19個應(yīng)急避難場所空間布局的合理性。

應(yīng)急避難場所;網(wǎng)絡(luò)分析;空間布局; 廈門島

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0　引言

城市中部分建筑在面臨突發(fā)的惡劣氣候變化難以具備保障人身安全的作用，因此在城市建設(shè)中需要適量配置應(yīng)急避難場所，以應(yīng)對突發(fā)性的自然災(zāi)害或事故災(zāi)難，從而保障居民人身安全。廈門頻受臺灣海峽地震帶和臺風(fēng)登錄的影響，為保障居民人身安全，廈門本島已建成了19個地震應(yīng)急避難場所。

城市應(yīng)急避難場所應(yīng)遵從公平、經(jīng)濟(jì)、均衡的原則，科學(xué)合理的配置，發(fā)揮其最優(yōu)的社會效益。公共設(shè)施空間布局的合理性從社會群體使用公平性方面加以體現(xiàn)，而公平性的評價可通過可達(dá)性的差異來說明。因此，本文引入可達(dá)性評價方法，基于GIS的網(wǎng)絡(luò)分析法，構(gòu)建服務(wù)面積比、人均可達(dá)避難場所面積和服務(wù)重疊率3個指標(biāo)以反映廈門島內(nèi)19個應(yīng)急避震場所的空間分布特征，為其空間布局優(yōu)化和規(guī)模配置提供一定的參考。

1　研究方法

1.1公共設(shè)施布局合理性的評價方法

公共設(shè)施空間布局的合理性，即體現(xiàn)了社會群體在公共服務(wù)設(shè)施應(yīng)用中的公平性。在GIS尚未廣泛應(yīng)用的階段，研究公平性的方法主要有問卷調(diào)查法和指標(biāo)統(tǒng)計(jì)法。問卷調(diào)查法是從使用群體的感受出發(fā)，采用調(diào)查問卷的方式，但是這樣的調(diào)查方法主觀性較強(qiáng)，更合理的應(yīng)用是在公共服務(wù)設(shè)施建設(shè)完成后的滿意度調(diào)查，對規(guī)劃階段的設(shè)施空間布局難以發(fā)揮評價作用。此外，指標(biāo)統(tǒng)計(jì)法只能在一定程度上描述數(shù)量特征，無法反映空間格局的缺陷。到了大數(shù)據(jù)時代，利用GIS進(jìn)行可達(dá)性評價的方法可以解決上述方法存在的局限性，更加科學(xué)便捷地對公共設(shè)施的布局合理性進(jìn)行分析評價。

1.2可達(dá)性在評價中的應(yīng)用

公共服務(wù)設(shè)施配置公平性主要從兩個方面對其進(jìn)行考量：一是社會群體到達(dá)公共服務(wù)設(shè)施的能力，即對服務(wù)設(shè)施可達(dá)性的評價；二是公共服務(wù)設(shè)施本身的規(guī)模和質(zhì)量。鑒于應(yīng)急避難場所的規(guī)模與質(zhì)量的合理性涉及過多復(fù)雜要素，本文主要從可達(dá)性這一方面對應(yīng)急避難場所的公平性進(jìn)行評價。

According to the method above,it is able to determine the optimal locked angle of the fault joint of the manipulator,which can maximize the degraded workspace after the fault joint is locked under the premise of ensuring the kinematics performance in joint space of the manipulator.

空間可達(dá)性反映了空間實(shí)體在進(jìn)行交流過程中克服距離障礙的難易程度，表達(dá)了空間實(shí)體之間的疏密關(guān)系，它與區(qū)位、空間相互作用和空間尺度等概念緊密相關(guān)[1]?？蛇_(dá)性作為評價公共服務(wù)設(shè)施空間布局合理性的基本方法，已經(jīng)在學(xué)界受到廣泛的應(yīng)用。目前學(xué)界對可達(dá)性研究的主要方法有緩沖區(qū)法、最小鄰近距離法、引力模型法、費(fèi)用加權(quán)距離法、網(wǎng)絡(luò)分析法等[2]。緩沖區(qū)法和最小鄰近距離法僅從空間輻射距離的角度出發(fā)，忽略了群體在兩點(diǎn)之間行進(jìn)過程中的實(shí)際路徑和阻礙，易高估設(shè)施的服務(wù)水平。引力模型法和費(fèi)用加權(quán)距離法以對分類景觀賦以相對阻力值為基礎(chǔ)，而阻力值大小的賦值具有主觀性，結(jié)果的準(zhǔn)確性有待考量。網(wǎng)絡(luò)分析法避免了以上幾種方法的空間零阻力或主觀性缺陷，在可達(dá)性評價中是較為準(zhǔn)確的評價方法。

1.3網(wǎng)絡(luò)分析法

網(wǎng)絡(luò)分析法在公園的可達(dá)性評價中已獲得廣泛的應(yīng)用，本文借鑒此方法，基于廈門市道路網(wǎng)絡(luò)和人口分布數(shù)據(jù)，從居民避難可能的實(shí)際路徑出發(fā)，通過對避難點(diǎn)的服務(wù)面積比、人均可達(dá)避難場所面積和服務(wù)重疊率3個指標(biāo)的分析，對應(yīng)急避難場所的可達(dá)性進(jìn)行評價，從而權(quán)衡應(yīng)急避難場所空間布局的合理性。

在一般的網(wǎng)絡(luò)分析法運(yùn)用中，直接選取場所的幾何中心作為點(diǎn)要素的代表，本文考慮到應(yīng)急避難場所用地類型的多樣性和規(guī)模大小的差異性，將應(yīng)急避難場所的入口作為統(tǒng)計(jì)的點(diǎn)要素，確保分析的準(zhǔn)確性。為避免在服務(wù)重疊率的計(jì)算中造成誤差，首先計(jì)算一個應(yīng)急避難場所的各入口點(diǎn)在距離上的可達(dá)范圍，然后將其合并作為該應(yīng)急避難場所的服務(wù)范圍，以此作為依據(jù)進(jìn)行可達(dá)性的評價。

1.4評價指標(biāo)

本文以應(yīng)急避難場所配置標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)范圍作為參考系，在距離指標(biāo)上采取3km和5km的服務(wù)影響范圍，該距離指標(biāo)是指將各應(yīng)急避難場所入口作為起始點(diǎn)，經(jīng)過道路網(wǎng)3km和5km的實(shí)際路徑長度可到達(dá)的避難人群居住地的距離。

(1)服務(wù)面積比

(1)

本文將研究區(qū)域的尺度縮小至街道，以期提高數(shù)據(jù)精確度，較準(zhǔn)確地反映公共服務(wù)設(shè)施輻射狀況。

(2)人均可達(dá)避難場所面積

人均可達(dá)避難場所面積(Ap)是研究區(qū)域應(yīng)急避難場所服務(wù)總面積(∑SB)與應(yīng)急避難場所服務(wù)范圍內(nèi)避難總?cè)丝?∑SP)的比值，反映的是避難場所服務(wù)居民的能力[3]。

(2)

式中，dij為居民的出行距離，r為應(yīng)急避難場所提供服務(wù)的最大半徑。

在配置公共設(shè)施時，除了能盡可能多地服務(wù)居民的同時，政府還需要考量公共設(shè)施布局的經(jīng)濟(jì)性。因此，本文引入服務(wù)重疊率指標(biāo)，用以評價應(yīng)急避難場所的空間服務(wù)效率，以期為應(yīng)急避難場所配置的高效性和經(jīng)濟(jì)性提供參考依據(jù)。

(3)服務(wù)重疊率

服務(wù)重疊率(O)是指各應(yīng)急避難場所與其他避難點(diǎn)服務(wù)范圍的交集面積(∑SO-∑SA)與各個應(yīng)急避難場所服務(wù)范圍之和(∑SO)的比值，反映的是應(yīng)急避難場所空間布局的服務(wù)效率[3]。

(3)

2　研究區(qū)域與數(shù)據(jù)來源

本文研究區(qū)域?yàn)閺B門本島，總面積132.5km2，共劃分為兩個防災(zāi)組團(tuán)，分別是思明區(qū)、湖里區(qū)，在組團(tuán)之下按照街道管理單元，劃分為89個交通分析區(qū)。根據(jù)廈門近期避震場所規(guī)劃的規(guī)定，固定避震場所(包括中心避震場所)的避難人數(shù)按服務(wù)范圍內(nèi)人口的100%計(jì)。鑒于該19個固定應(yīng)急避難場所已建成，我們?nèi)∧壳案鹘煌ǚ治鰠^(qū)人口數(shù)作為數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

根據(jù)國標(biāo)《城市抗震防災(zāi)規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，“固定避震疏散場地不宜小于1hm2，服務(wù)半徑宜為2～3km，步行大約1h之內(nèi)可達(dá)”。此規(guī)定中“避震疏散場地”即文中所指“應(yīng)急避難場所”。在遵循此標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，結(jié)合廈門市避震場所建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，將19個應(yīng)急避難場所分為中心避難場所和固定避難場所。中心避難場所：大會堂—白鷺洲公園、廈門大學(xué)、會展中心草坪，其余為固定避難場所。廈門市避震場所建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1　廈門市避震場所建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)

廈門本島應(yīng)急避震場所建設(shè)情況如表2所示。

基于可達(dá)性視角，將固定應(yīng)急避難場所服務(wù)范圍設(shè)定為2km，中心應(yīng)急避難場所最大服務(wù)范圍設(shè)定為5km，利用網(wǎng)絡(luò)分析法，按以上三個評價指標(biāo)衡量廈門島內(nèi)避難場所服務(wù)情況，總面積為各街道面積，總避難人口數(shù)為各街道2020年規(guī)劃人口數(shù)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表3所示。

表2　廈門島內(nèi)應(yīng)急避震場所建設(shè)情況

注: 資料來源：廈門市地震局初步估算數(shù)據(jù)

表3　廈門島各街道應(yīng)急避難場所服務(wù)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)

3　結(jié)果分析

3.1應(yīng)急避難場所分布呈現(xiàn)老城區(qū)密，新城區(qū)疏的特征

從街道劃分范圍看，并非每個區(qū)都均衡分布著應(yīng)急避震場所(如圖1)。根據(jù)交通分析區(qū)人口分布分析，人口密度大的地區(qū)分布的避震場所較多，如筼筜街道；人口密度小的地區(qū)如禾山街道、高林街道、觀音山街道等就沒有分布固定避震場所，周邊街道的避震場所輻射范圍較廣能提供其部分避難需求(如圖2)。

圖1　廈門本島應(yīng)急避難場所分布圖

圖2　廈門本島人口密度分布圖

根據(jù)廈門市專項(xiàng)規(guī)劃來看，本島有3個中心應(yīng)急避難場所，分別為大會堂—白鷺洲公園，廈門大學(xué)，會展中心草坪。根據(jù)廈門市避震場所的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，中心避震場所服務(wù)范圍為5km ，根據(jù)圖2所示，大會堂—白鷺洲公園作為中心應(yīng)急避難場所空間分布較為合理，處于人口密度較大地區(qū)，向四周輻射范圍廣，服務(wù)人口比也較高，且位于城市較中心位置，距離醫(yī)院等災(zāi)時重要公共設(shè)施較近，具備及時對避難場所的人員提供醫(yī)療服務(wù)的條件。而廈門大學(xué)和會展中心草坪本身就處于人口低密度區(qū)，輻射范圍雖然廣，可容納人口多，但是服務(wù)人口數(shù)量不多。由于統(tǒng)計(jì)時排除水域面積的服務(wù)范圍，兩處避難場所都沿海設(shè)置，降低了其可達(dá)性，造成了資源的浪費(fèi)。

3.2各街道應(yīng)急避難場所服務(wù)較均衡，分布較經(jīng)濟(jì)

廈門本島應(yīng)急避難場所服務(wù)重疊率的均值為41.53%，以50%作為重疊率合理性的分界線，該均值處于較合理的范圍內(nèi)，說明街道避震疏散場所布局較經(jīng)濟(jì)；服務(wù)重疊率同時也反映出應(yīng)急避難場所之間的相互增援性，重疊率越高，說明避難人群可選擇的場所越多[4]。根據(jù)表3初步分析，廈門島內(nèi)應(yīng)急避難場所總體服務(wù)面積比雖然參差不齊，但平均覆蓋了63.69%的本島空間，可達(dá)性較好。除5個街道外，服務(wù)重疊率普遍偏高。相對而言，濠頭街道的服務(wù)覆蓋指標(biāo)較為合理，其服務(wù)面積比為91.1%，服務(wù)重疊率為23.06%。其他街道均有待提升，重疊率為0的街道缺少場所的相互增援及居民選擇性，重疊率高而服務(wù)面積比不高導(dǎo)致了避震場所設(shè)置的不經(jīng)濟(jì)性。

圖3　基于網(wǎng)絡(luò)分析法的廈門本島應(yīng)急避難場所服務(wù)范圍

3.3應(yīng)急避難場所可達(dá)性較好，但布局需優(yōu)化

將各街道指標(biāo)做對比，街道間服務(wù)面積比差異較大。廈門島平均服務(wù)面積比為63.69%，數(shù)值偏小，主要是由于人口密度的差異導(dǎo)致的。在人口密度較大地區(qū)，如筼筜西街道、鷺江街道、湖光街道和中華街道，其服務(wù)面積比都達(dá)到了100%，其他人口密度高的片區(qū)服務(wù)面積比都達(dá)到了較高水平，服務(wù)面積比最低的是廈門機(jī)場，為14.39%，但由于該地區(qū)人口密度小，該數(shù)值也在適宜水平內(nèi)。本島固定應(yīng)急避難場所主要集中于人口密集帶上，本島東部和東南部人口密度小，固定應(yīng)急避難場所分布少。這兩個方向的應(yīng)急避難服務(wù)主要依靠廈門大學(xué)和會展中心草坪這兩個中心避難場所，由于其服務(wù)半徑大，影響較高的服務(wù)面積比，因而導(dǎo)致了此片區(qū)較低的服務(wù)重疊率。應(yīng)急避難場所的服務(wù)重疊率指標(biāo)與其分布密度具有正相關(guān)性。廈門島19個應(yīng)急避震場所，分布在24個街道，有9個街道沒有固定的應(yīng)急避震場所的分布，且有5個街道的服務(wù)重疊率為0，看似是十分經(jīng)濟(jì)的分布，但是相對來說5個街道的服務(wù)面積比會偏低，且居民選擇性較小。

整體來看，濠頭街道、湖里街道、興隆街道、筼筜西街道、筼筜街道、鷺江街道、湖光街道、中華街道、開元街道這幾個位于島內(nèi)人口密度較大區(qū)域?yàn)楸茈y人群提供服務(wù)的水平最高，存在服務(wù)重疊率較高的問題，而相對來說人口密度較小的前埔街道、觀音山街道服務(wù)水平也較好，服務(wù)重疊率低，觀音山街道沒有避震場所點(diǎn)，其服務(wù)靠前埔街道內(nèi)會展中心草坪的支持，因此，會展中心草坪的空間服務(wù)效率較高，但鑒于其緊鄰海域的區(qū)位和片區(qū)的建設(shè)強(qiáng)度，未來的服務(wù)人口比例將會有所提升。

4　結(jié)論

城市應(yīng)急避難場所的空間布局優(yōu)化對于解決由高人口密度帶來的城市安全隱患和可能出現(xiàn)的突發(fā)性城市災(zāi)害性事件均具有重要意義[5]。應(yīng)急避難場所布局的合理與否直接影響設(shè)施的服務(wù)效果。對分析方法和分析指標(biāo)的探究可從數(shù)據(jù)上直觀地反映應(yīng)急避難場所布局的合理性，并可針對布局的缺失進(jìn)行科學(xué)的改進(jìn)。網(wǎng)絡(luò)分析法從居民行進(jìn)的實(shí)際路徑出發(fā)，通過有效利用道路網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的優(yōu)勢，摒棄了其他可達(dá)性評價方法的缺陷，對公共設(shè)施布局合理性評價具有重要的參考價值。

通過3個關(guān)鍵指標(biāo)分析發(fā)現(xiàn)廈門本島應(yīng)急避難場所服務(wù)面積及可達(dá)性較好，但對于場所空間布局的效率性還有待提升。本文主要從空間布局的合理性方面對廈門本島應(yīng)急避難場所的公平性進(jìn)行研究，而設(shè)施公平性還涉及場所配置的規(guī)模和質(zhì)量，如何優(yōu)化規(guī)模配置提高效率性，經(jīng)濟(jì)性還有待深入研究。

[1]李平華，陸玉麒.城市可達(dá)性研究的理論與方法評述[J].城市問題，2005，123(1): 69-73.

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[3]劉少麗，陸玉麟，顧小平，等. 城市應(yīng)急避難場所空間布局合理性研究[J]. 城市發(fā)展研究，2012(3): 113-117,120.

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何雪婷(1991.2-)，女，學(xué)生。

Reasonability of Spatial Distribution for Urban Emergency Shelter in Xiamen Island——Based on GIS Network Analysis

HEXueting

(School of Architecture and Civil Engineering, Xiamen University, Xiamen 361000 )

As an important public service facility in a city, the Urban Emergency Shelter can provide a safe refuge space for urban residents when they face with earthquake, typhoon and other natural disasters. Therefore, the spatial locations and scales must be reasonable so that the public service facility can get best effect with the least urban resources when the disasters come. This article took Xiamen for example, to build a network of three indices include Ratio of Service Area, Per capita Accessible service Area, Ratio of service overlap, which based on network analysis of GIS. From the angle of accessibility the reasonability of the spatial distribution of 19 Urban Emergency Shelters in Xiamen Island were analyzed. The relational conclusions could provide reliable

for adjusting and optimizing spatial distribution of Xiamen's Emergency Shelters as well as building new facilities．

Urban Emergency Shelter; Network analysis; Spatial distribution; Xiamen Island

何雪婷(1991.2 -)，女。

2015-12-13

TU984

A

1004-6135(2016)01-0020-05