應(yīng)用地理信息系統(tǒng)技術(shù)的地下防災(zāi)空間選址研究

楊智云

（新疆國源測繪規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司 新疆庫爾勒 841000）

近年來，隨著我國城市化進(jìn)程的加快，越來越多的人口和資源向城市集中。目前，我國城市災(zāi)害損失約占全國總量的70%，城市災(zāi)害發(fā)展迅速［1］。城市防災(zāi)問題備受關(guān)注，只有對城市災(zāi)害及其減災(zāi)進(jìn)行更多研究，才能確保城市未來的安全。

基于城市防災(zāi)機(jī)制，城市防災(zāi)能力取決于城市空間結(jié)構(gòu)和規(guī)劃設(shè)計(jì)。目前，城市防災(zāi)體系是通過地面空間的開發(fā)實(shí)現(xiàn)的，地下空間的潛力尚未開發(fā)，它受到了很多關(guān)注。防災(zāi)空間是城市不可分割的一部分，防災(zāi)空間的物理形態(tài)會受到城市縱向集約發(fā)展的影響。地下空間具有熱穩(wěn)定性好、安全性高、防水性強(qiáng)等特點(diǎn)，在地上空間遭受巨大破壞時，地下空間對于城市功能的維護(hù)和災(zāi)后恢復(fù)具有不可否認(rèn)的優(yōu)勢。開發(fā)地下空間，提高了城市安全體系和防災(zāi)能力，正在成為城市防災(zāi)的主要內(nèi)容［2］。然而，城市防災(zāi)需求尚未系統(tǒng)地融入地下空間開發(fā)過程，地下空間的利用受到限制。

地下防災(zāi)空間作為城市綜合防災(zāi)體系中不可或缺的關(guān)鍵要素，是一個由人防、地下交通、地下貿(mào)易組成的龐大子系統(tǒng)，形成多層次的半網(wǎng)絡(luò)組織?，F(xiàn)有關(guān)于地下空間災(zāi)害防治的研究成果尚不明確，大部分結(jié)論只是提出總體規(guī)劃層面的主觀原則或一般要求，而忽略了場地的詳細(xì)描述和選擇方法。目前，計(jì)算機(jī)技術(shù)和地理信息系統(tǒng)（GIS）的改進(jìn)應(yīng)用為地下防災(zāi)空間的定性和定量分析奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)［3］。

本研究以庫爾勒市某核心區(qū)為例，建立評價模型，基于GIS分析，對各類地下空間防災(zāi)場地進(jìn)行評價，為地下空間規(guī)劃提供量化數(shù)據(jù)庫，提升城市防災(zāi)能力。此外，該數(shù)據(jù)庫的進(jìn)一步開發(fā)還可以提高城市防災(zāi)的管理和決策水平。

1 GIS在地下防災(zāi)空間選址中的應(yīng)用

城市是一個由經(jīng)濟(jì)、社會、自然等因素構(gòu)成的復(fù)雜系統(tǒng)，地下防災(zāi)空間的選址也受到復(fù)雜因素的影響。由于這些因素對評價目標(biāo)的影響程度不同，需要建立定性和定量分析相結(jié)合的綜合評價模型。防災(zāi)地下空間是城市地下空間的一部分，其選址應(yīng)考慮其他要素之間的關(guān)系，評價指標(biāo)體系應(yīng)滿足城市防災(zāi)空間的功能、適用性和優(yōu)化要求（如圖1所示），它將最大限度地利用城市地下空間［4］。

圖1 評價指標(biāo)體系

1.1 建立評價指標(biāo)體系

根據(jù)專家評分結(jié)果，定義基本要素和影響因素，并通過進(jìn)一步分析，列出影響最大的因素。本研究建立了一個評價指標(biāo)體系，比較了各因素之間的關(guān)系。本研究在考慮如何發(fā)揮防災(zāi)作用及如何將其與城市建設(shè)相結(jié)合后，選取功能性、適宜性和防災(zāi)3個要素作為選址的主要影響指標(biāo)。然后，根據(jù)影響因子的選取原則、數(shù)據(jù)獲取的難易程度和評價對象的實(shí)際情況，選取相關(guān)評價因子構(gòu)建指標(biāo)體系。具體指標(biāo)從以下幾個方面確定［5］。

1.1.1 功能性

地下空間作為一種防災(zāi)空間，必須在防災(zāi)定位上發(fā)揮作用。為便于疏散和救災(zāi)，選址應(yīng)便于交通，布局合理，主要考慮以下3 個因素。一是目標(biāo)與重要目標(biāo)位置的距離要近，重要目標(biāo)包括通信、能源、食品、市政、工業(yè)制造和金融領(lǐng)域的大型工廠和公司。二是良好的交通條件很重要，如果離城市主干道較近，可以提高逃生和復(fù)發(fā)效率。三是設(shè)計(jì)優(yōu)化。一個項(xiàng)目在一定范圍內(nèi)提供庇護(hù)，為了不與防災(zāi)地下空間的“覆蓋”重疊，新項(xiàng)目應(yīng)遠(yuǎn)離現(xiàn)有項(xiàng)目。良好的設(shè)計(jì)形式可以最大限度地保護(hù)擴(kuò)建項(xiàng)目。

1.1.2 適宜性

即選址要與城市規(guī)劃相適應(yīng)，與土地利用政策相協(xié)調(diào)。不同城市用地利用城市地下空間的可行性存在差異。一般來說，公共設(shè)施用地最適宜，其次是綠地、工業(yè)用地、商業(yè)用地、居住用地和不適宜建設(shè)用地（如水域、歷史建筑區(qū)和自然保護(hù)區(qū)等）。

1.1.3 防災(zāi)性

這意味著在選址時要考慮規(guī)避災(zāi)害風(fēng)險，提高防災(zāi)能力，可通過地質(zhì)條件、海拔、FAR（容積率）等因素進(jìn)行評價［6］，如圖2所示。

圖2 防災(zāi)性指標(biāo)

1.2 建立評價模型

在這種情況下，本研究構(gòu)建了規(guī)劃區(qū)各評價單元各因素之間的關(guān)系，建立了多因素評價模型。在每個評價單元中量化各因素對選址的影響，最后計(jì)算出綜合評價得分，綜合評價模型為：

式中，y為綜合評價得分，Sik為各評價單元中i元素在k因子處的評價得分，uik為k因子的次權(quán)重，wi為i元素的權(quán)重。

1.3 權(quán)重測定

因子權(quán)重在選址中表現(xiàn)出影響程度，首先由專家判斷因素的重要性，然后通過同一層次的比較，給出各要素的重要特征值，并用特征值建立矩陣。從矩陣中提取特征向量并測試其一致性后，得到相對權(quán)重值。由于目前已有許多已證實(shí)的重量測定方法，因此本研究尚不進(jìn)一步探索。

1.4 數(shù)據(jù)獲取和計(jì)算

數(shù)據(jù)是GIS 綜合評價過程中的關(guān)鍵組成部分，在這種情況下，應(yīng)用于評價的地理信息包括防空工程現(xiàn)狀、地質(zhì)條件等信息，數(shù)據(jù)來源于CAD 文件和傳統(tǒng)地圖文件，數(shù)字化后導(dǎo)入GIS，在GIS中，通過空間分析可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。當(dāng)指標(biāo)體系擴(kuò)展到傳統(tǒng)方法難以獲得的坡度、坡向等指標(biāo)信息時，GIS的三維分析和空間分析能力就可以解決這一問題。在這種情況下，通過ArcGIS平臺上的評價模型，結(jié)合評價指標(biāo)，對GIS數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，基本評價單元設(shè)置為10m×10m（單位集越小，評價結(jié)果越精確），主要分析過程如圖3所示。

圖3 空間分析過程

本研究首先對收集到的不同類型的信息進(jìn)行整理，將傳統(tǒng)的非數(shù)字信息格式化為數(shù)字形式。根據(jù)指標(biāo)體系，提取評價所需的數(shù)據(jù)，導(dǎo)入GIS。由于研究的方法是對柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，所以必須將矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成柵格形式。數(shù)據(jù)錄入完成后，可以在GIS 中建立數(shù)據(jù)層。對每個因素的評價有多種分析方法，主要應(yīng)用有緩沖區(qū)、疊加、距離分析等，經(jīng)過初步計(jì)算分析后，再應(yīng)用重分類函數(shù)，根據(jù)評價標(biāo)準(zhǔn)對生成的值進(jìn)行賦值，并繪制了各因子的專題評價圖。最后，利用ArcGIS的柵格計(jì)算功能，在綜合評價模型中計(jì)算出各評價因子的得分，生成綜合評價圖。在該地圖中，各評價單元根據(jù)評價模型，通過GIS，計(jì)算出評價得分。然后，將分?jǐn)?shù)分為5個等級，用同一顏色的不同飽和度來識別，每個單元以分級顏色顯示。高飽和度的顏色意味著高得分水平，同時適宜性更好，并生成最終的選址評價圖，綜合評價圖如圖4所示。

圖4 綜合評估圖

2 評價結(jié)果

本研究以規(guī)劃區(qū)內(nèi)設(shè)定的單元為基礎(chǔ)，對地下空間的防災(zāi)適宜性進(jìn)行評價，通過綜合評價模型，得出各單元的評價得分，并在GIS上進(jìn)行圖形化顯示。此模型綜合考慮了功能性、適宜性和防災(zāi)性等因素，其適宜性隨著分值的增加而提高。綜合評價圖顯示了規(guī)劃區(qū)地下防災(zāi)空間的有利位置分布，一級用地占整個規(guī)劃區(qū)的16.7%，中部地區(qū)用地相對集中，其余為零散用地。

3 結(jié)語

本文建立了地下空間防災(zāi)選址評價指標(biāo)體系，糾正了評價的模糊性和主觀性。該評價方法有助于支持規(guī)劃決策和運(yùn)營，使地下空間防災(zāi)選址更加客觀、科學(xué)。然而，這項(xiàng)研究的應(yīng)用仍然存在局限性。隨著數(shù)據(jù)的不斷豐富和技術(shù)的不斷發(fā)展，相信未來GIS 定量評價結(jié)果會更接近實(shí)際情況。