基于GIS分析的城市地下空間資源評估技術(shù)淺析

高明

（上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司，上海市 200092）

0 引言

城市地下空間作為城市空間資源的重要組成，在擴(kuò)大城市空間容量上的優(yōu)勢與潛力顯著，充分利用地下空間資源，實(shí)現(xiàn)地上、地下的立體化、集約化發(fā)展，是現(xiàn)階段各城市的必然選擇。

城市地下空間開發(fā)選址一般會(huì)選擇城市中心或副中心，或者憑靠開發(fā)商的主觀判斷，選擇其認(rèn)為合理的可盈利區(qū)域。隨著地下空間開發(fā)的完成，國內(nèi)較多三四線城市出現(xiàn)了地下空間客流較少、無人問津，甚至被廢棄等現(xiàn)象。GIS模型可在地下空間的選址階段集合多種不同因素的疊合考慮，對全市的地下空間質(zhì)量進(jìn)行評估，最終大致框定各方面均相對較優(yōu)的區(qū)域，為地下空間選址建設(shè)提供一定的技術(shù)支撐。

1 技術(shù)思路

R.Monnikholf提出了專門針對地下空間開發(fā)適宜性評價(jià)的多層次指標(biāo)體系[1]，該體系包括地質(zhì)構(gòu)造、地下水、人居環(huán)境等自然和社會(huì)指標(biāo)，有很強(qiáng)的借鑒指導(dǎo)意義[2]。我國地下空間開發(fā)利用在改革開放后逐漸進(jìn)入快車道，但至今尚未對地下空間的質(zhì)量評價(jià)有統(tǒng)一的計(jì)算、統(tǒng)計(jì)方法。

地下空間質(zhì)量綜合評價(jià)系統(tǒng)應(yīng)是一套多維度、多因子、綜合性的復(fù)雜系統(tǒng)，應(yīng)針對不同地下使用性質(zhì)先進(jìn)行分類評價(jià)，評價(jià)應(yīng)涉及建設(shè)的難度和價(jià)值兩個(gè)方面，在單一使用性質(zhì)評價(jià)后，再進(jìn)行綜合，得到綜合的質(zhì)量評定。具體可分為以下幾個(gè)步驟：

（1）確定評價(jià)方面。根據(jù)城市的實(shí)際需求，確定需要評價(jià)的地下空間使用性質(zhì)。

（2）因子選取。根據(jù)已確定的評價(jià)方面，針對每個(gè)不同的方面從建設(shè)難度和建設(shè)價(jià)值兩方面確定需采用的因子。

（3）因子賦值。根據(jù)已經(jīng)確定好的因子，對不同地塊的優(yōu)劣情況進(jìn)行無量綱賦值處理。

（4）因子權(quán)重確定。在確定賦值后，對各評價(jià)因子的權(quán)重進(jìn)行確定。在不同的地下空間使用性質(zhì)中，權(quán)重的確定應(yīng)各有側(cè)重。

（5）小區(qū)劃分。確定因子取值及權(quán)重后，對全市進(jìn)行小區(qū)劃分。小區(qū)劃分時(shí)，應(yīng)保證各小區(qū)內(nèi)在本次評價(jià)中所有的因子取值保持一致。

（6）模型公式確定。將各因子通過一個(gè)模型進(jìn)行整合，整合后可以得到在當(dāng)前地下空間使用性質(zhì)中每個(gè)地塊的評價(jià)結(jié)果。

（7）資源評估計(jì)算。將各用地性質(zhì)疊加，得到總體的地下空間資源評估情況。

2 具體方法

2.1 評價(jià)方面確定

首先確定需要評價(jià)城市的地下空間使用性質(zhì)。一般會(huì)包括商業(yè)及公共空間、交通空間（不含停車）、停車空間、市政設(shè)施空間、人防空間等。

2.2 因子選取及賦值

2.2.1 開發(fā)難度評價(jià)

（1）工程地質(zhì)因子。表征工程地質(zhì)條件，包括土層均勻性、軟土厚度分布、砂粉土厚度及砂土液化等。

（2）地質(zhì)災(zāi)害因子。地質(zhì)穩(wěn)定情況，包括自然造成的地質(zhì)災(zāi)害和人為造成的地質(zhì)災(zāi)害。自然造成的地質(zhì)災(zāi)害包括斷裂層、地震等；人工造成的地質(zhì)災(zāi)害主要包括過往工程造成事故等情況而帶來的不可逆的地質(zhì)問題。

（3）地質(zhì)地貌因子。包括地面標(biāo)高、地面坡度、坡向等[3]。

（4）水文地質(zhì)因子。包括地下水位、地下水腐蝕性、含水層滲透性及單位涌水量等[4]。

（5）歷史文保因子。對地面以上的文物保護(hù)建筑及地下已探明的地下保護(hù)古跡等區(qū)域，若需要利用其地下空間，則應(yīng)進(jìn)行專題深入研究。

（6）建設(shè)狀態(tài)因子。地面已經(jīng)有較成熟的連片開發(fā)的建筑，應(yīng)降低新增其地下空間的規(guī)劃，可對原開發(fā)中的地下空間予以保留。

（7）地表水體因子。地表河流、湖泊等，其對地下空間的開發(fā)會(huì)存在一定的影響。

（8）環(huán)境制約因子。在一些生態(tài)敏感區(qū)，需要考慮環(huán)境制約因子的影響。

（9）建設(shè)制約因子。因其他原因?qū)е聟^(qū)內(nèi)建設(shè)存在制約的。如地下資源所在（如油田等）或上位規(guī)劃劃定的保護(hù)區(qū)限制。

2.2.2 開發(fā)價(jià)值評價(jià)

（1）空間區(qū)位因子。結(jié)合城市總體規(guī)劃、城市發(fā)展主要方向、城市中心分布等，明確區(qū)位條件。臨近各級中心或軸線上的地塊，適宜高強(qiáng)度開發(fā)，因此其地下空間的需求會(huì)較大。

（2）用地性質(zhì)因子。城市不同用地的功能對地下空間的需求不盡相同，如商業(yè)、金融、辦公等用地對于地下空間需求較為強(qiáng)烈，也最為適宜開發(fā)地下空間，配置相應(yīng)的地下停車設(shè)施的同時(shí)也會(huì)引入地下商業(yè)配套等設(shè)施；居住用地對于地下空間的開發(fā)主要為停車設(shè)施為主，開發(fā)需求相對較高；文娛廣場體育等用地對于地下空間的需求相對前兩者較低；而工業(yè)倉儲物流等用地除非一些較為特殊的情況（如地下倉儲、人防需求等），一般對于地下空間開發(fā)的需求較低。

（3）建設(shè)強(qiáng)度因子。在高強(qiáng)度開發(fā)區(qū)域進(jìn)行地下空間開發(fā)將更好地與地面相結(jié)合，充分利用城市土地資源，提高城市空間環(huán)境質(zhì)量。

（4）人口密度因子。人口密度是綜合表征城市空間及其他資源緊張程度的一個(gè)重要指標(biāo)，也決定了進(jìn)行條件改善的需求強(qiáng)度[5]。

（5）交通條件因子。城市交通樞紐、地鐵、可達(dá)性較高的區(qū)域?qū)τ诘厣系氖褂幂^多，人氣較旺，有開發(fā)地下空間彌補(bǔ)地面空間的需求。

（6）地面地價(jià)因子。土地價(jià)格與土地資源的緊缺程度密切相關(guān)，綜合反映了土地資源的使用價(jià)值和附加價(jià)值。在地價(jià)越高的情況下，地下空間開發(fā)的價(jià)值則越大。

2.3 因子權(quán)重確定

分析地下空間質(zhì)量評估時(shí)，針對不同城市選取各地下空間使用性質(zhì)的評價(jià)因子，上述兩大類15項(xiàng)因子并非每項(xiàng)均必須采用。根據(jù)不同地下空間使用性質(zhì)，對選取因子權(quán)重予以確定。

2.4 模型公式確定及資源評估計(jì)算

根據(jù)具體因子在本城市中的重要性進(jìn)行公式選用，一般情況下可考慮采用下式：

式中：Q1為第一種地下空間使用性質(zhì)的資源質(zhì)量評估值；ai為開發(fā)難度第i個(gè)單向指標(biāo)的量化值；bi為開發(fā)難度第i個(gè)單向指標(biāo)的權(quán)重；u1為開發(fā)難度因素的權(quán)重；m為從9項(xiàng)指標(biāo)中選用的難度指標(biāo)總量；cj為開發(fā)價(jià)值第j個(gè)單向指標(biāo)的量化值；dj為開發(fā)價(jià)值第j個(gè)單向指標(biāo)的權(quán)重；u2為開發(fā)價(jià)值因素的權(quán)重；n為從6項(xiàng)價(jià)值指標(biāo)中選用的價(jià)值指標(biāo)總量。

根據(jù)各地塊Q1計(jì)算結(jié)果，將城市的各用地情況進(jìn)行分級，見表1。

表1 質(zhì)量劃分表

得到各地塊的地下空間開發(fā)質(zhì)量及評價(jià)等級后，可依次計(jì)算Q2、Q3等不同使用性質(zhì)的質(zhì)量評估值，最終累計(jì)后可得到綜合質(zhì)量評估值。

3 案例——以國內(nèi)某市為例

下面將以我國某市為例，采用GIS模型，對其地下空間的質(zhì)量進(jìn)行評估。

3.1 確定評價(jià)方面

該市地下空間涉及商業(yè)、停車、地下交通（不含停車）、地下市政、地下倉儲、地下人防六個(gè)方面，下面僅以地下商業(yè)及地下停車作為案例。

3.2 開發(fā)因子確定

因子甄選中，開發(fā)難度因子選取為工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、歷史文保、建設(shè)狀態(tài)及地表水體。開發(fā)價(jià)值因子均需要參與評估。

3.3 基于GIS模型的開發(fā)難度因子賦值

（1）工程地質(zhì)。該市工程地質(zhì)分為10個(gè)亞區(qū)：火山巖亞區(qū)、侵入巖亞區(qū)、沉積巖亞區(qū)、風(fēng)化巖土亞區(qū)、老黏土碎石土亞區(qū)、碎石土亞區(qū)、黏土砂土碎石土亞區(qū)、黏土砂土亞區(qū)、軟土亞區(qū)、沙灘亞區(qū)（見表2）。

表2 工程地質(zhì)賦值表

（2）水文地質(zhì)。該市地下水包括孔隙水、擠壓裂隙水，分布于不同的亞區(qū)，將地下水文情況分為五級，針對亞區(qū)進(jìn)行分類，見表3。

表3 水文地質(zhì)賦值表

（3）歷史文保。該市有一定的歷史文化資源。根據(jù)具體區(qū)域分類分級，見表4。

（4）建設(shè)狀態(tài)。按建設(shè)情況分級，見表5。

表4 歷史文保賦值表

表5 建設(shè)狀態(tài)賦值表

（5）地表水體。地表水體評價(jià)具備0-1性，地表水處因子評價(jià)為低分值，陸地為高分值。

3.4 基于GIS模型的開發(fā)價(jià)值因子賦值

（1）空間區(qū)位。一級中心500 m范圍內(nèi)取1，二級中心500 m范圍內(nèi)取0.5，其余取0。

（2）用地性質(zhì)。各性質(zhì)指標(biāo)見表6。

表6 用地性質(zhì)賦值表

（3）建設(shè)強(qiáng)度。分四個(gè)強(qiáng)度區(qū)，見表7。

（4）人口密度。根據(jù)人口密度，將級別分為五級，見表8。

（5）交通條件。該市交通條件因子以考慮軌道交通的影響為主，見表9。

（6）地面地價(jià)。將該市地價(jià)進(jìn)行排序，從高到低劃分為五個(gè)等級，見表10。

3.5 權(quán)重確定及小區(qū)劃分

開發(fā)價(jià)值對地下商業(yè)的影響較大，開發(fā)難度則次之，見表11。而地下停車方面則相反，開發(fā)難度的影響較開發(fā)價(jià)值大，見表12。

該市的評價(jià)小區(qū)劃分方式按地塊進(jìn)行劃分。

表7 建設(shè)強(qiáng)度賦值表

表8 人口密度賦值表

表9 交通條件賦值表

表10 地面地價(jià)賦值表

3.6 綜合評定

按表13確定該市地下空間質(zhì)量評定結(jié)果。

表11 地下商業(yè)使用性質(zhì)權(quán)重確定

表12 地下停車使用性質(zhì)權(quán)重確定

表13 質(zhì)量評定表

地下商業(yè)及地下停車評定結(jié)果如圖1和圖2所示。

圖1 地下商業(yè)資源質(zhì)量評定

綜合該市在商業(yè)、停車、交通（不含停車）、市政、倉儲、人防等方面的資源質(zhì)量評定，得到綜合質(zhì)量評定結(jié)果。根據(jù)該結(jié)果劃出兩處地下空間評級較高區(qū)域，如圖3所示。

圖2 地下停車資源質(zhì)量評定

4 結(jié)語

本文提出了地下空間多維度、多因子質(zhì)量評定方法，并可根據(jù)該方法初步篩選全市開發(fā)地下空間較合適的區(qū)域。望通過本文的研究，以供類似項(xiàng)目及城市借鑒。

圖3 地下綜合質(zhì)量評定及質(zhì)量較好區(qū)域選取

[1]Monnikholf R,Edelenbos J,Van Der Krogt R.How to determinethe necessary for using underground space：an integral assessmentmethod for strategic decision-making[J].Tunnelling and Underground Space Technology,1998,13(2)：167-172.

[2]王海剛,賈三滿,楊艷,等.基于GIS的城市地下空間資源綜合質(zhì)量評估研究[J].上海國土資源,2011,32(1)：59-62.

[3]郭超,閻長虹,劉軍熙,等.基于GIS的東營市淺層地下空間質(zhì)量評估[J].工程地質(zhì)學(xué)報(bào),2014，22(2)：334-340.

[4]王永立,沈健,齊波.基于GIS-FUZZY的地下空間資源評價(jià)[J].城市地質(zhì),2008,3(2)：43-47.

[5]周臻,吳文博,李曉昭.基于GIS的蘇州城市地下空間綜合價(jià)值評價(jià)[J].中國水運(yùn),2013,12(13)：86-88.