防災避險綠地可達性阻礙系數(shù)研究
——以四川長寧縣中心城區(qū)為例

唐德富

（中規(guī)院（北京）規(guī)劃設計有限公司海南分公司，?？?570100）

可達性是指從一個點到達另一個點的難易程度。1959 年漢森（W.G.Hansen）首次提出“可達性”的概念，漢森最早將可達性運用于交通網(wǎng)絡方面，可達性的評價與3 個因素有關：交通成本、區(qū)位吸引力、區(qū)位需求力[1]。本文在繼承和學習現(xiàn)有理論基礎和研究方法的同時，結(jié)合四川長寧6.0 級地震的現(xiàn)實情況，將可達性的影響因素轉(zhuǎn)化為對阻礙系數(shù)的研究。

1 研究概況

2019 年6 月17 日，長寧發(fā)生6.0 級地震，震源深度16 km，震中心北緯28.34°，東經(jīng)104.90°，震中距離長寧縣中心城區(qū)約22 km。此次地震導致死亡13 人，重傷200 余人。宜賓市處于華鎣山基底大斷裂南段，華鎣山基底斷裂帶長300 多km，以北東方向貫穿該市全境，控制著宜賓的地震活動。該基底大斷裂帶與西北向的雅安—峨眉—宜賓（江安-合江深大斷裂和長寧—珙縣—筠連—敘永）基底斷裂帶，形成深部基底斷裂構(gòu)造格局，構(gòu)成宜賓潛在震源區(qū)。為此，省地震局將宜賓區(qū)域劃為可能發(fā)生6.0 級地震風險的潛在震源區(qū)，如圖1所示。

圖1 四川省、重慶市斷裂系統(tǒng)圖

2 數(shù)據(jù)來源及研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

本文研究區(qū)域涉及的中心城區(qū)邊界、防災避險綠地、人口、道路長度、寬度和坡度等相關數(shù)據(jù)來源于《長寧縣城市總體規(guī)劃》。街道路網(wǎng)格局、中心城區(qū)高程分析原始數(shù)據(jù)來自于2019 年高清衛(wèi)星影像。通過GIS 地理配準工具將衛(wèi)星影像圖進行校正和相關數(shù)據(jù)矢量化處理，建立路網(wǎng)屬性數(shù)據(jù)庫。相關數(shù)據(jù)分析處理如圖2～5 所示。

圖2 人口密度分布圖

圖3 道路寬度圖

2.2 研究方法

2.2.1 最鄰近距離法

最鄰近距離法主要用于分析空間要素分布的集聚情況，也就是某要素在地理空間上相互臨近程度的指標[2]。運用最鄰近距離法測定點狀要素與最鄰近點的距離為ri，得到表征空間鄰近程度的平均最鄰近距離ri，公式為

式中：ri為平均最鄰近距離；rE為理論最鄰近距離；n 為防災避險點要素數(shù)量；A 為研究區(qū)域面積；D 為點密度；R 為最鄰近指數(shù)，即實際最鄰近距離與理論最鄰近距離的比值。通常情況下，當R>1 時呈現(xiàn)均勻分布狀態(tài)，當R<1 時呈現(xiàn)集聚分布狀態(tài)，當R=1 時呈現(xiàn)隨機分布狀態(tài)。

圖4 道路坡度分布圖

圖5 中心城區(qū)高程分析圖

2.2.2 核密度分析法

核密度分析認為某一事件可以在一定區(qū)域的地理位置發(fā)生，并且不同位置發(fā)生的次數(shù)不同[3]。此方法用于研究中心城區(qū)人口分布密度和防災避險綠地的空間分布外，還用于以道路交叉口為節(jié)點，將阻礙公式賦值后分析路段的阻礙系數(shù)并進行可視化。公式為

式中：n 為事件在空間區(qū)域中發(fā)生的次數(shù)；hn為帶寬，即搜索半徑；為核函數(shù)。

2.2.3 線性回歸分析法

通過相關實驗數(shù)據(jù)分析，設變量y 與x 之間存在某種相關關系，其中x 是可控制的變量，y 是可預測的隨機變量，變量x 可以影響變量y，但是變量x 不能完全決定變量y[4]。這時x 與y 之間不確定性的關系可以表示為

式中：x 代表自變量，y 代表因變量，回歸模型f（x）描述了y 與x 的線性關系，即f（x）的回歸函數(shù)。

3 可達性阻礙系數(shù)構(gòu)建

3.1 道路長度阻礙因子模型建立

利用Spss 軟件分析不同道路長度所需不同時間的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。首先將實驗分為4 個小組，每個小組5人，利用每個小組在同1 條道路的模擬實驗值做線性相關分析。實驗數(shù)據(jù)中取擬合優(yōu)度R2的最大值，即R2=0.9781 為本次實驗的最大值。R2越趨近于1 說明關于道路長度與避險速度的函數(shù)線性相關性越高，實驗的精度越高（圖6）。

圖6 長度與速度的函數(shù)關系圖

通過線性回歸分析方法得到速度的函數(shù)表達式，再將道路長度比上速度之間的關系式，即為該條道路避險所需的理論時間。由于不同的城市有不同的街道尺度和不同的防災避險綠地面積，因此將該理論值與最鄰近指數(shù)R 的乘積作為道路長度的阻礙系數(shù)公式，公式為

式中：λα為道路長度阻礙系數(shù)；為連接交叉口i點到j 點的道路總長度；-0.0024+5.4091 為連接交叉口i 點到j 點的道路總長度與速度之間的函數(shù)關系式。

3.2 道路坡度阻礙因子模型建立

同理，在道路長度寬度相同且坡度不同的情況下做模擬實驗，運用Spss 軟件建立道路坡度與速度之間的線性關系式[5]。實驗結(jié)果得到R2=0.9944，為本次實驗的最大值。R2越趨近于1 說明關于道路坡度與避險速度的函數(shù)線性相關性越高，實驗的精度越高。坡度與速度的函數(shù)關系如圖7 所示。

圖7 坡度與速度的函數(shù)關系圖

將道路長度假定為1，同理得出道路坡度阻礙系數(shù)公式

式中：λβ為道路坡度阻礙系數(shù)值；（-0.136Cij+5.52）為連接交叉口i 點到交叉口j 點道路坡度與速度之間的函數(shù)關系式。

3.3 道路寬度阻礙因子模型建立

實驗過程發(fā)現(xiàn)當?shù)缆穼挾仍綄挄r對避險人員的容量越大，因此道路越暢通阻礙系數(shù)越小，反之阻礙系數(shù)越大。公式為

式中：λγ為道路寬度阻礙系數(shù)值；為服務人口與街道寬度之間的關系式，隨著人口的增加道路承載力下降，阻礙系數(shù)增加，隨著道路寬度的增加承載力上升，阻礙系數(shù)降低。P 為現(xiàn)狀街道容納人口的數(shù)量；Lij為連接交叉口i 到j 的道路長度；Wij為連接交叉口i 到j的道路寬度；Mij為連接交叉口i 點到交口j 點的道路權(quán)重值，用于解釋連接交叉口i 點到交叉口j 點的道路到達防災避險綠地的綜合實力；Dij為連接交叉口i 點到j 點的道路與最鄰近防災避險綠地邊界的距離。

4 結(jié)論與不足

4.1 結(jié)論

通過道路長度、道路寬度、道路坡度3 個因子的模型建立，分析不同影響因子之間的關系。由于各個影響因子之間相互獨立且互不影響，因此由3 個影響因子相加得出防災避險綠地可達性的阻礙系數(shù)公式

4.2 不足

本研究區(qū)選取防災避險綠地為面積大于2000 m2的公園、綠地、廣場，排除了面積較小的綠地廣場和學校操場，研究結(jié)果可能會低估長寧縣中心城區(qū)防災避險綠地的可達性阻礙系數(shù)。另外，為降低防災避險綠地可達性阻礙系數(shù)，規(guī)劃過程中采取的方法僅為新增防災避險綠地或連接斷頭路，由于中心城區(qū)的路網(wǎng)格局和城市形態(tài)基本定型，因此不考慮拓寬道路或降低坡度。