公共空間疏散風險點定量綜合評估方法研究—以重慶動物園為例

左糧瑜 毛華松＊ 廖聰全 黎宇夢

公共空間是城市中向公共開放的，以步行行為為主要活動，滿足各類活動需求的場所，比如廣場、公園、商業(yè)街區(qū)等。它不僅是城市空間的重要組成部分，也是滿足城市商業(yè)文化、旅游休閑等活動需求的主要空間載體。近年，隨著城市人口數(shù)量及密度的增長，活動組織的數(shù)量增加、規(guī)模擴大、頻率增高，導致城市公共空間人群大規(guī)模聚集頻發(fā)，造成了踩踏事故發(fā)生頻率呈逐年上升趨勢[1]。究其原因，在人群聚集度高的空間節(jié)點，如果通往外圍的道路網(wǎng)絡承載能力和通達性有限，會使得部分熱點區(qū)域的進出及滯留時間的趨同性，極易出現(xiàn)局部或全局的客流擁堵，進而引發(fā)嚴重的公共安全事故，造成巨大的生命和財產(chǎn)損失。這些人群聚集度高且空間疏散能力差的空間節(jié)點即為人群疏散風險點，尤指交通瓶頸點。因此，加強對公共空間中人群疏散風險點的空間干預和風險預防，是管控事故易發(fā)點、減少公共空間安全事故發(fā)生的重要過程。但是如果人群疏散風險點的選取出現(xiàn)漏洞或偏差，就會對公共空間監(jiān)控管理造成錯誤引導，甚至會導致干預措施失效。所以，為準確篩選出公共空間中的風險點，對其評估方法的研究就顯得尤為重要。本研究主要探討具有網(wǎng)狀道路結構類型的公共空間人群疏散風險評估方法的研究。

目前，人群疏散風險評估方法的研究主要分為單獨考慮“人群因子”和“空間因子”或同時考慮兩個因子的模糊綜合評估3個方面。將“人”作為唯一評價因子的評估方法，主要關注人群安全容量、流量、速度、密度和壓力等微觀層面[2-4]。例如，通過計算機仿真模擬人流疏散動態(tài)過程[5-7]，以疏散時間或疏散人口為指標量化風險。通過視頻監(jiān)控計算人群運動閾值、生理安全容量、心理安全容量、服務安全容量，對人群進行風險分析[2]。此類方法，由于其參數(shù)過多，操作繁復，多用于封閉式的小型空間或某一特定空間節(jié)點，如廣場、地鐵站、商業(yè)大樓出入口等，對于網(wǎng)狀結構類型公共空間不具有普適性。而建立訪問節(jié)點訪問法（Node Access Frequency Method，簡稱NAFM），“通過人群真實游覽路徑，定量計算節(jié)點訪問頻率，能從宏觀上客觀地反映人群聚集分布”[8]，從全局上把控熱度節(jié)點。該種方法在尺度和可操作性層面上符合網(wǎng)狀結構類型公共空間的人群聚集度評估要求，但要反映人群疏散風險，還忽略了空間這一重要的評價因子。因為，人群訪問頻率高的節(jié)點，如果空間疏散能力強，便不會形成擁擠踩踏風險。另外，將“空間”作為評價因子的評估方法，更多關注空間道路數(shù)量、寬度、坡度、鋪裝等微觀因子[8-9]。例如，通過組合臨界簇模型（Combined Critical Cluster Model，簡稱CCCM）對風險關鍵點進行定量評估[9]，只考慮了節(jié)點空間連接的道路數(shù)量，過于局限，不能綜合反映以空間為主導的疏散風險。而空間句法理論作為空間形態(tài)變量定量計算的工具，通過相應的變量指標能對空間疏散風險進行評估[10-12]，能較為綜合地反映空間疏散風險。其中，運用空間句法集成度這一空間形態(tài)分析變量對軌道站人群疏散風險進行評估，其值越高表示空間節(jié)點集成度越高，空間越容易產(chǎn)生人群聚集，因此其疏散風險值越高。M. Abune’ meh等[12]運用空間句法，表示平均深度值越低的地方更容易疏散。然而，盡管空間句法能定量對以空間為主導的疏散風險做評價，但顯而易見，其忽略了一個重要因素，就是人群對疏散風險的影響。因為不管空間主導的疏散能力有多差，只要缺少一定的人群訪問量，那這個節(jié)點也不會形成危害公共空間安全的風險點。而模糊綜合評價法[13-14]同時考慮了人和空間因子，但需要對相關指標進行人為打分賦值，由于主觀經(jīng)驗差異性會使得評估結果出現(xiàn)偏差和不準確。

綜上所述，在已有的人群疏散風險評估方法研究中，更多關注人群密度、速度，道路數(shù)量、寬度等微觀因子，缺少基于宏觀視角綜合考慮人群和空間共同作用，并且適用于網(wǎng)狀道路結構類型公共空間的人群疏散風險定量評估方法。因此，研究基于人群和空間兩個因子，采用定量綜合評估法，以重慶動物園為例，對其公共空間人群疏散風險進行定量評估和風險點選取，為進一步制定空間干預策略和實施監(jiān)控管理措施，預防公共空間安全事件發(fā)生提供數(shù)據(jù)支撐和理論依據(jù)。

1 研究方法

1.1 定量綜合評估法

如前文所述，人群疏散風險研究評估因子分為人和空間兩個方面。人的因素較為關鍵，人既是公共空間的使用主體，也是誘發(fā)疏散安全事故發(fā)生的重要的影響因子。而人因子影響綜合反映在人群聚集度上，人群聚集度越高的節(jié)點承擔的疏散壓力和風險就越高。空間作為疏散安全事故發(fā)生的物質載體，是公共空間使用的客體。在同樣人群聚集的情況下，空間的疏散能力越差，其人群疏散的風險就越高。因此，研究選擇人群聚集度和空間疏散度為公共空間人群疏散安全風險的評估因子。

研究基于宏觀定量綜合評估視角，采用節(jié)點頻率訪問法（NAFM）對研究空間進行實地調研，獲取真實狀態(tài)下節(jié)點的人群訪問頻率，綜合反映節(jié)點的人群聚集度。節(jié)點訪問頻率越高，表示節(jié)點的人群聚集度越高，節(jié)點的疏散壓力越大，風險值越高。同時，采用凸邊形分析方法，通過Depthmap空間句法軟件對研究范圍空間的形態(tài)變量進行計算，獲取綜合反映節(jié)點空間的疏散能力的形態(tài)變量值，即空間集成度。節(jié)點空間集成度越高，表示空間主導的疏散能力越差，風險值越高。而后，對節(jié)點訪問頻率值和空間集成度值進行歸一化處理，轉化為無量綱值數(shù)后，按照公式（1）進行綜合疊加，得到人群疏散風險值（圖1）。最后，將人群疏散風險值進行等級劃分，篩選出公共空間人群疏散風險關鍵點。

1 綜合量化評估模型基本思路The basic idea of the comprehensive quantitative assessment model

1.2 訪問節(jié)點頻率法

NAFM是根據(jù)游客真實的游覽路徑調查，統(tǒng)計公共空間中各空間節(jié)點在全天被訪問的累積頻次，并以人群節(jié)點訪問頻率最高值為基準，進行歸一化處理，得到各節(jié)點訪問頻率的無量綱指數(shù)。該值反映了一日內游客在不同節(jié)點的聚集趨勢，是人群聚集度的重要指標。訪問頻率越高的節(jié)點意味著該點的人群聚集度越高，是公共空間中存在潛在安全風險的節(jié)點。

將公共空間的道路網(wǎng)抽象為一個無向節(jié)點鏈圖，其中每一個道路分岔口和廣場空間都作為一個訪問節(jié)點，并對訪問節(jié)點進行編號，制作成地圖問卷。采用具有統(tǒng)計可信度的抽樣調查，讓受訪游客在整個游覽過程中，對地圖中途經(jīng)的所有道路節(jié)點，逐一進行勾畫記錄，以此獲取人群真實狀態(tài)下的游覽路徑。并根據(jù)出口客流總量和團隊人數(shù)對調查數(shù)據(jù)進行基礎校正。最后，獲得節(jié)點Vj在完整路徑中的訪問頻次，記為全局訪問頻次RVj表示如下

式中：Li為第 i名游客的游覽路徑;fvj（Li）為路徑Li中出現(xiàn)節(jié)點Vj的次數(shù)。WEi為出口游客流量權重，即第i條路徑所經(jīng)出口的流量占所有出口游客總流量的比例，WEi（0，1）；WTi為團隊人數(shù)權重，鑒于一個團隊只抽取一人調查，團隊總人數(shù)即為該權重值，WTi≥1。

利用式（2）對節(jié)點訪問頻率，作歸一化處理，形成無量綱指數(shù)：

式中maxRvj為所有節(jié)點訪問頻率最大值。

1.3 空間句法的凸邊形分析法

本文采用空間句法的凸邊形分析法得到節(jié)點空間的集成度，從宏觀上對節(jié)點空間疏散度進行量化評估。空間句法理論應用一系列形態(tài)分析變量測量空間組織關系，主要變量有連接度、控制度、深度、集成度和可理解度[15]。如前文所述，相關研究中多用平均深度值和集成度作為空間疏散能力的評價指標[10-12]。其中，集成度是人為用公式構建的概念，是基于及相對不對稱性和實際相對不對稱性2個指標，并從平均深度值推算得來的，更能表示系統(tǒng)中某一空間與其他空間集聚或離散的程度[16]。因而，本文采用集成度作為空間疏散度評價指標。根據(jù)節(jié)點研究范圍的大小，集成度可以分為局部集成度和整體集成度。其中整體集成度表示某節(jié)點和整個系統(tǒng)中所有其他節(jié)點之間聯(lián)系的緊密程度；而局部集成度則表示某節(jié)點與附近3步或10步的范圍。本文根據(jù)步行尺度，選取n=3，即3步拓撲深度，為范圍的局部集成度作為空間疏散度評價指標[17-18]（表1）。局部集成度的計算公式見表1。

因局部集成度I′j越高，空間疏散度評價指標Ij越低，則Ij計算公式為：

利用式（4）對節(jié)點訪問頻率，也作歸一化處理，形成無量綱指數(shù)：

式中maxIj為所有空間疏散能力最大值。

2 實證分析

2.1 研究區(qū)概況

研究選擇重慶動物園作為研究范圍（圖2）。重慶動物園位于重慶九龍坡區(qū)，占地約45hm2，屬于專類公園，是重慶主城區(qū)重要的公共空間類型，也是當?shù)厥忻褚约巴獾赜稳斯?jié)假日的旅游熱點。近5年來，重慶動物園平均年客流量達360萬人次，重大節(jié)假期間日客流量高達4萬人次，人群聚集頻發(fā)，存在潛在的安全隱患。因此，本文以重慶動物園為例，探索網(wǎng)絡道路結構類型公共空間的人群疏散風險評估和關鍵點選取的新方法，以期為進一步對重慶動物園制定空間干預和監(jiān)控管理策略提供數(shù)據(jù)支撐和理論基礎。

表1 空間句法的相關分析變量Tab.1 Correlation analysis of spatial syntax

重慶動物園共10個功能分區(qū)，包括入口廣場區(qū)、餐飲服務區(qū)、兒童游樂園、行政辦公區(qū)、草食動物區(qū)、兩棲爬行動物區(qū)、鳥語林區(qū)、水禽區(qū)、猛獸區(qū)、熊貓館區(qū)。園內設置2級道路，主園路寬5m，呈環(huán)形，連通各個功能分區(qū)；次園路寬3m，連接分區(qū)中的各個動物園展廳。主次園路形成錯綜復雜的網(wǎng)絡游覽道路結構。本文研究區(qū)域限于游人可以進入的廣場與園路，而未包括水體、施工區(qū)和后勤管理區(qū)等游人不會進入的區(qū)域。基于公園總體層面，將廣場和園路作為空間單元，探索各節(jié)點的人群集聚程度和空間疏散能力。其中，園路路段按照交叉口劃分，每個交叉口為一個訪問節(jié)點，中間沒有交叉路口的園路是一個路段。最終梳理出100個訪問節(jié)點，包括98個園路路段以及8個廣場（圖3）。

2.2 節(jié)點人群聚集度評估

2.2.1 數(shù)據(jù)獲取

研究采用節(jié)點訪問法對重慶動物園公共空間的人群聚集度進行評估，主要包括前期調研以及后期數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析兩個過程。筆者從2017年5月到2018年1月期間進行了多次實地走訪調查，其中，2018年元旦假日，動物園客流量達到了48300人次，場地彰顯的人群疏散安全問題最為突出。因此，研究以元旦調研情況進行詳細闡述。調研時間為9︰00—18︰00是園區(qū)公共空間可能發(fā)生擁堵的時間段，在園區(qū)僅有的兩個檢票入口廣場處設置調查點，隨機選擇游客進行抽樣調查，針對多人同行的家庭或團隊只發(fā)放一份問卷。調研內容包括問卷和地圖（圖4）兩部分，問卷用于收集被調查個人或團隊成員的基本信息，包括人數(shù)、性別、年齡、游覽時間等；地圖則用于收集游客在園區(qū)的行走路徑，即讓受訪游客在整個游覽過程中，對地圖中途經(jīng)的所有道路節(jié)點，逐一進行勾畫記錄，以此獲取人群真實狀態(tài)下的游覽路徑。問卷總計發(fā)放500份，實際收回459份，回收率為91.8%。

2 重慶動物園區(qū)域范圍Chongqing zoo area

3 重慶動物園公共空間劃分The public space division of Chongqing zoo

4 人群路徑訪問調查地圖The questionnaire map of crowd’s path

2.2.2 人群聚集度分析

按NAFM的計算結果從大到小排序，并將其分為10個等級，每個等級賦予不同的顏色，得到重慶動物園公共空間所有節(jié)點人群聚集度分布圖（圖5）。其中人群對節(jié)點訪問頻率值最高的10位節(jié)點分別是2、3、0、1、4、49、14、71、83、35。如圖可知，節(jié)點訪問度最高的5個核心區(qū)分別是：節(jié)點2、0、1形成的入口集散廣場區(qū)，節(jié)點3、4形成的熊貓館區(qū)，以節(jié)點49為核心的金魚館區(qū)域，節(jié)點14—83形成的猛獸區(qū)以及節(jié)點71—35形成的草食動物區(qū)。

5 節(jié)點訪問頻率分布圖The node access frequency profiledistribution map

2.3 節(jié)點空間疏散度評估

2.3.1 數(shù)據(jù)獲取

6 節(jié)點空間連接圖The spatial connection diagram of nodes

根據(jù)重慶動物園公共空間節(jié)點劃分圖，將100個道路交叉口節(jié)點、98個園路路段以及8個廣場，轉換為由“凸空間”組成的分析底圖。然后將底圖導入Depthmap軟件中設定不同空間的連通關系（圖6），并自動計算出各個節(jié)點局部集成度這個形態(tài)變量數(shù)值。

2.3.2 空間疏散能力分析

按空間句法的凸邊形分析法的節(jié)點局部集成度計算結果從大到小排序，也將其分為10個等級，每個等級賦予不同的顏色，得到重慶動物園公共空間節(jié)點的空間疏散度分布圖（圖7）。其中節(jié)點局部集成度最高，即空間疏散度最低的10位的節(jié)點分別是33、43、14、7、46、6、98、12、82、34，這些節(jié)點屬于存在較大空間疏散風險的區(qū)域。即以節(jié)點33、34形成的次園路段、以節(jié)點43、46為核心的水上樂園局部區(qū)段,以節(jié)點6、7形成的主園路段,以14、82形成的猛獸區(qū)路段和以12、98形成的服務區(qū)路段。

2.4 定量綜合評估

7 節(jié)點局部集成度分布圖The local integration degree diagram of nodes

根據(jù)公式（2）、（3）、（4）得到的節(jié)點人群疏散風險值，是人群聚集度和空間疏散度綜合疊加的結果。將結果等級分為10級，等級數(shù)值越小，風險越大。如圖所示（圖8），一級風險等級為10個節(jié)點，分別是節(jié)點2、3、0、14、4、49、1、35、33、5（表 2），這些節(jié)點是存在人群疏散風險較大的空間。二級風險等級表示存在一定安全風險的空間，分別 為 節(jié) 點 34、53、83、71、6、10、51、7、63、81。三至五級表示風險值較低，包含30個節(jié)點；而六到十級表示基本無疏散風險，包含50個節(jié)點。由研究結果可知，重慶動物園公共空間人群疏散關鍵點集中在，以節(jié)點2、1、0形成的主入口廣場區(qū)域，節(jié)點3、4形成熊貓館路段區(qū)域，以節(jié)點14為核心的猛獸路段區(qū)域，節(jié)點49為核心的金魚館區(qū)域，節(jié)點35為核心的局部草食動物動物區(qū)域以及節(jié)點33、5形成主園路區(qū)段。

8 節(jié)點人群疏散風險分布圖The evacuation risk distribution map of nodes population

結合一二風險等級的節(jié)點來看，按照風險程度排序，園區(qū)入口集散廣場路段（0-1-2-63）＞熊貓館路段（3-4）＞猛獸區(qū)路段（14-83-81）＞金魚館路段（49-53-51-10）＞草食動物區(qū)路段（35-71）＞主園環(huán)路路段（33-5-34-6-7），這6個區(qū)域是重慶動物園公共空間中人群疏散高風險核心區(qū)域。其中通過園區(qū)監(jiān)控錄像及現(xiàn)場走訪，也證實了這些空間確實是人群密度大，人流速度緩慢的節(jié)點。特別是出入口節(jié)點具有相對較高的人群疏散風險，應該加強對這些節(jié)點的人流管控以及空間干預。

另外，對比圖5、8，可以看出2個結果之間存在一定的差異性，比如人群聚集度評估位于高風險等級的節(jié)點71、83等，最后沒有列入人群疏散風險關鍵點。而節(jié)點5、33等雖然人群聚集風險等級不高，但是綜合空間因子后，風險指數(shù)增高，一躍成為人群疏散風險關鍵點。除此之外，對比圖7、8，可知空間疏散能力評估為一級風險的節(jié)點46、43等，最后卻屬于人群疏散風險的安全等級。而空間疏散能力較強的節(jié)點2、3等，最后卻成為了風險關鍵點?？梢?，單一因子等級高并不一定導致高風險，人群聚集度高的節(jié)點不一定是高疏散風險點，而聚集規(guī)模不大的節(jié)點也有可能成為高疏散風險點，空間疏散能力差點不一定成為風險點，出入口節(jié)點具有相對較高的疏散風險（表2）。與此同時，定量綜合評估的結果與NAFM的結果存在一定的相似性，例如，人群聚集點和風險關鍵點都集中在節(jié)點0-1-2-3-4所形成的區(qū)域。

綜上所述，人群疏散風險關鍵點是由節(jié)點人群聚集度和節(jié)點空間疏散度的共同作用的結果。本文運用訪問節(jié)點頻率法和空間句法的凸邊形分析法兩種方法的綜合量化評價法得到人群風險關鍵點既包含以人為主導的疏散風險，又包含了以空間為主導的疏散風險，能夠綜合反映公共空間人群疏散風險。

表2 典型節(jié)點對比分析Tab. 2 Typical node comparison analysis

3 結論與討論

本文定義了人群疏散風險關鍵點，提出了運用節(jié)點訪問頻率法和空間句法的凸邊形分析法相結合的綜合量化分析法確定公共空間人群疏散風險的評估和關鍵點的選取，并通過對重慶動物園為例進行實踐運用，得到了重慶動物園公共空間的人群疏散風險關鍵點和風險區(qū)段。針對實地調研和研究結果，得到以下結論：

1）在重慶動物園公共空間的應用結果表明，該綜合量化評價法得到的風險關鍵點與NAFM的結果具有很強的空間關聯(lián)性，但綜合量化評價法更能深入揭示人群聚集與空間疏散關系。單一因子等級高并不一定導致高風險，人群聚集度高的節(jié)點不一定是高人群疏散風險點，而聚集規(guī)模低的節(jié)點也有可能成為人群疏散風險點，出入口節(jié)點具有相對較高的疏散風險。

2）建議改善熱點景區(qū)的空間分布結構，避免人群熱度過高的展區(qū)位于空間疏散能力差的節(jié)點區(qū)域。例如節(jié)點14等，位于深受大眾喜愛的虎園，人群訪問度過高，加之，其局部整合度達1.67，空間疏散能力較差，最終導致其成為人群疏散風險關鍵點。而節(jié)點83，同樣屬于熱點展區(qū)，人群訪問度處于高風險狀態(tài)，但由于其局部整合度只有1.21，從而降低了人群疏散風險。因此，如果將熱點展區(qū)分布在空間疏散能力較好的空間節(jié)點，則會有利地降低其人群疏散風險。

3）建議完善園區(qū)導游標志系統(tǒng)，避免人群繞行或滯留，減緩節(jié)點空間人群聚集壓力。園中多處節(jié)點存在導游標識牌缺失或位置太偏不顯眼，例如節(jié)點76、75、67等，導致游人在局部區(qū)域繞行。因而，完善導視系統(tǒng)，有利于減少游人走回頭路，從而減少局部節(jié)點的訪問頻率，進而減輕空間疏散壓力。

4）建議加強風險關鍵點的人流管控，減少人流沖突和人群節(jié)點滯留時間，保證空間疏散達到最佳狀態(tài)。人群聚集會對空間原有的疏散能力產(chǎn)生負面影響[19]，例如節(jié)點35，局部整合度為1.48，原本空間疏散能力較強，但是由于節(jié)點場地沒有人車分流設計，導致其加重節(jié)點現(xiàn)場擁堵狀況。同樣，節(jié)點2、4局部整合度只有1.46，空間疏散能力強，但由于其屬于重要交通節(jié)點，缺乏高峰期人流管控，各個方向的人流匯集一處，人流沖突大，加重了節(jié)點的擁堵風險。因而，通過增加節(jié)點警力人員現(xiàn)場引導，或增設路線引導護欄等措施，增加節(jié)點游客游覽的有序性，有利于保障節(jié)點空間疏散能力，減輕局部擁堵，降低關鍵點風險。

5）不足之處：本文采用的綜合量化評估方法雖然考慮了“人群聚集”和“空間疏散”2個維度，但還需要進一步對2個因子分別對人群疏散風險影響的權重進行深入研究。

注釋：

圖1～5由作者自繪；圖6、7引自空間句法Depthmap軟件；圖8由作者自繪；表1改繪自參考文獻[17]；表2由作者拍攝和繪制。