周愛華，張景秋，張遠索，付　曉

(1. 中國地質大學(北京)研究生院，北京 100083； 2. 北京聯合大學應用文理學院，北京 100191)

Study on the Emergency Shelter Accessibility and Distribution

in Beijing Based on the GIS

ZHOU Aihua，ZHANG Jingqiu，ZHANG Yuansuo，FU Xiao

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GIS下的北京城區(qū)應急避難場所空間布局與可達性研究

周愛華1，2，張景秋2，張遠索2，付曉2

(1. 中國地質大學(北京)研究生院，北京 100083； 2. 北京聯合大學應用文理學院，北京 100191)

Study on the Emergency Shelter Accessibility and Distribution

in Beijing Based on the GIS

ZHOU Aihua，ZHANG Jingqiu，ZHANG Yuansuo，FU Xiao

摘要：均衡布局是城市應急避難場所規(guī)劃建設的重要原則，可達性能夠有效評價應急避難場所布局的均衡性與合理性。以場所入口為供給點應用兩步移動搜尋法進行應急避難場所可達性研究，通過對比不同服務半徑的可達性值的分布，確定3000 m為北京已建成避難場所的適宜服務距離。分析3000 m應急避難場所可達性圖，可得結論，北京城區(qū)應急避難場所還不能滿足城區(qū)居民避難需求，避難人數缺口大，且布局不夠均衡、合理，首都功能核心區(qū)及其周邊可達性好，而邊遠區(qū)域則完全享受不到避難服務，避難場所空間分布公平性較差。

關鍵詞：應急避難場所；可達性；空間布局；兩步移動搜尋法；GIS；北京

近年來，國內外地震頻發(fā)，其他各類自然、人為災害也時有發(fā)生。應急避難場所是應對突發(fā)公共事件的一項災民安置措施，是供災民緊急疏散、臨時生活的安全場所。城市應急避難場所的規(guī)劃與建設是國內外提高城市綜合防災能力、減輕災害影響、增強政府應急管理工作能力的重要舉措。均衡布局是城市應急避難場所規(guī)劃建設的重要原則。

空間可達性是指從一個地方到另一個地方的難易程度，或指克服空間阻礙到達目的地的難易程度，常用時間、距離、費用等指標來表達[1]?？蛇_性能夠有效評價應急避難場所布局的均衡性與合理性。目前，可達性的研究方法很多，如簡單緩沖區(qū)法、網絡分析法、最小距離法、引力模型法、兩步移動搜尋法等[2-3]，這些方法各有特點，適用于不同類別對象的可達性評價。對于應急避難場所的可達性研究，網絡分析法和兩步移動搜尋法是最常用的兩種方法，網絡分析法擅長基于真實道路確定應急避難場所服務區(qū)[4-6]，兩步移動搜尋法則不受行政邊界限制，且充分考慮供給與需求之間的關系[7-8]。對于兩步移動搜尋法在應急避難場所可達性研究中的應用，常用的處理方式是將應急避難場所質心點作為供給點進行距離測算，即認為只有到達了避難場所的質心才算到達避難場所。而在現實生活中，人們通常認為到達某一處入口即可認為到達該目的地。因此，本文以應急避難場所入口作為供給點，加權分配避難場所的總供給，進行北京城區(qū)應急避難場所的可達性研究，并與傳統(tǒng)以質心作為供給點研究可達性進行對比，分析北京城區(qū)應急避難場所的空間布局特征，為城市避難空間選址與規(guī)劃提供科學依據。

一、研究區(qū)概況與數據來源

本文選取北京城區(qū)作為研究區(qū)域。北京分布有多條地震斷裂帶，歷史上發(fā)生過多次地震，存在發(fā)生中強地震的可能；且除地震以外，暴雨、火災、交通及化學泄露、爆炸等更加復雜、多樣的事故也日益突出。北京城區(qū)即通常所說的城六區(qū)，由東城、西城、朝陽、海淀、豐臺和石景山6區(qū)構成，面積1 368.32 km2，常住人口1 253.4萬，常住人口密度高達9160人/km2，首都功能核心區(qū)(包括東城區(qū)和西城區(qū))的人口密度更是達到23 942人/km2(面積及人口數據來源于《北京統(tǒng)計年鑒2014》)。北京城區(qū)經濟發(fā)達，人口密集，建筑密度大且高層建筑多，因此，有重大災害時應急避難及救援實施難度大，對應急避難場所的數量與空間布局都有較高要求[8]。

根據北京應急網(http:∥www.bjyj.gov.cn/)數據，截至2014年2月，北京城區(qū)已建成39個應急避難場所，且面積皆大于10 000 m2，根據《北京中心城地震應急避難場所(室外)規(guī)劃綱要》要求，這些避難場所皆為長期固定避難場所，總面積1 215.14萬m2，疏散人口155.66萬人。在ArcGIS平臺目視解譯北京城區(qū)SPOT衛(wèi)星遙感數據獲得避難場所面狀數據；同時借助網絡搜索和實地調查獲取應急避難場所入口數據(點狀數據)，如圖1所示。本次研究以街道級行政區(qū)為研究單元，街道人口數據來源于2010年第6次人口普查。

圖1　北京城區(qū)應急避難場所分布圖

從空間上看，北京城區(qū)應急避難場所呈分散分布，且主要分布于人口密度大于4000人/km2的鄰近首都功能核心區(qū)的菱形區(qū)域內，但人口密度大的街道的內部和周邊并不一定有避難場所。以長安街為界，北部城區(qū)在應急避難場所數量及單個避難場所面積上都要大于南部城區(qū)。

二、可達性分析

1. 兩步移動搜尋法

兩步移動搜尋法是一種基于機會累積思想的可達性研究方法，分別以供給地和需求地為基礎，移動搜尋兩次，對搜索半徑內居民可以接近的資源或設施的數量進行比較，數值越高，可達性越好[9-10]。

應用兩步移動搜尋法進行應急避難場所空間可達性評價，第一次搜尋確定了應急避難場所入口的繁忙程度，即每個避難場所入口在服務區(qū)內的供需比。對每個避難場所h的入口j,搜索距離閾值(d0，服務半徑)范圍內的街道質心(k)，計算供需比為

(1)

式中，Pk為搜尋區(qū)內街道k(即dkj≤d0)的人口數；dkj為位置k、j之間的距離；Sj為j點的總供給；Sh為避難場所h的總供給，即避難場所可容納人數；Wj為入口j的權重，權重需綜合考慮入口的主次關系、鄰接道路等級及入口周邊用地性質等因素，此次研究由于道路及城市用地數據不全，因此，假設應急避難場所的各個入口權重相等。在實際操作中，在Sj前乘以1000，則Rj的實際意義則為入口j每千人享有的應急避難席位。

第二次搜尋計算了每個街道的可達性，檢索所有能為該街道提供避難服務的避難場所入口，并將第一次搜尋得到的供需比相加求和，即對每個街道質心i，搜索所有距離閾值(d0，服務半徑)內的避難場所入口(j)，將所有的供需比Rj加在一起即得到街道(i)的可達性為

(2)

式中，Ai表示街道i對避難場所的空間可達性，值越大表明i的可達性越好；Rj是街道i搜尋區(qū)(dij≤d0)內避難場所入口j的供需比；dij是位置i、j之間的距離。因此，Ai的實際意義是該街道享有的千人避難席位。

2. 距離閾值的確定

《北京中心城地震應急避難場所(室外)規(guī)劃綱要》規(guī)定，固定避難場所服務半徑為2000～5000 m。因此，選擇2000 m、3000 m、4000 m和5000 m作為搜索閾值。

三、基于不同供給點的可達性比較

基于ArcGIS平臺，分別以入口和質心作為供給點，以2000 m、3000 m、4000 m和5000 m 4個距離閾值計算可達性值。入口為供給點時，服務街道數量分別為74、93、106、113；質心為供給點時，服務街道數量分別為68、89、105、113。除5000 m服務半徑外，選擇其他服務半徑時，以入口為供給點服務的街道數量更多。

相同距離閾值下，將“以入口為供給點計算的街道可達性值”與“以質心為供給點計算的街道可達性值”相減，獲得差值。對不同距離閾值的可達性差值進行統(tǒng)計分析可以發(fā)現，隨著距離閾值的增大，可達性差值減小。因此，在服務半徑較小時，適宜選擇更接近實際情況的入口作為供給點。

根據可達性差值較大的街道，如東風地區(qū)、永定路街道、海淀街道、燕園街道、萬柳地區(qū)、團結湖街道等，可以看出避難場所的面積、形狀、入口的位置與數量都會對周邊街道的可達性產生較大影響，而面積是主導因素，即大面積的避難場所更適宜用使用入口作為供給點。

四、可達性結果分析與空間布局評述

根據《北京市地震應急避難場所規(guī)劃》，固定避難場所應容納區(qū)域總人口(常住人口等)的30%，而可達性值的實際意義是該街道享有的千人避難席位，因此，當可達性值為300時，即可認為該區(qū)域享有的應急避難服務達標。

表1為不同服務半徑下的可達性值分布情況。因為可達性值300為達標，因此可達性值在300—400值段的街道可以認為是避難服務最優(yōu)街道，而可達性值大于400的街道則避難服務超標，小于300的則認為未達標。3000 m服務半徑下的街道可達性值，在300—400值段最多，其次未達標而接近達標的值段200—300也最多，因此，可以認為3000 m服務半徑對于北京城區(qū)已建成避難場所而言是一個較適宜的服務半徑。因此，基于3000 m的服務半徑討論北京城區(qū)應急避難場所的空間布局問題。

表1　可達性值分布

如圖2所示，服務半徑為3000 m時，有93個街道享有避難服務，避難服務區(qū)呈“個”字形，集中于首都功能核心區(qū)及其周邊(北下關、甘家口、展覽路和新街口4個街道除外)，與圖1中人口密度大于4000人/km2的區(qū)域基本一致，即東城區(qū)的全部、西城區(qū)的大部、海淀區(qū)的東南部、石景山區(qū)的東部、豐臺區(qū)的東部和朝陽區(qū)的西北部地區(qū)，且除海淀區(qū)的溫泉鎮(zhèn)以外，其他能享有避難服務的街道連接成片。中軸線沿線和長安街經過街道應急避難可達性皆為良好狀態(tài)。而遠離首都功能核心區(qū)的廣大區(qū)域完全享受不到避難服務，而部分區(qū)域如麥子店街道、東風地區(qū)可達性值則大于1000，享有應急避難席位遠遠超標。避難服務區(qū)內的街道間可達性差值也很大，最大值1 151.2，最小值為3.8，標準差為204.8。因此，北京城區(qū)居民不能平等地享有避難服務。

圖2　3000 m服務半徑應急避難場所可達性圖

根據可達性分析結果，統(tǒng)計各個城區(qū)的應急避難服務面積、服務人口、服務面積與區(qū)域面積比值、服務人口與區(qū)域人口比值、服務人口缺口，見表2。應急避難場所建設情況，從總量上看是朝陽區(qū)最好，其服務人口比達到了22.4%，離30%的標準較近，但服務面積較小，僅占區(qū)域總面積的40%，說明朝陽區(qū)應急避難場所分布空間不均衡，過于集中于中部及西北部地區(qū)。東城應急避難服務覆蓋全區(qū)，服務人口比達到19%，盡管不能完全滿足居民避難需求，但各街道可達性水平最為均衡，居民享受避難服務基本公平。西城避難服務區(qū)也達到全區(qū)面積的80%，但服務人口比較低，遠遠不能滿足居民需求。海淀、石景山、豐臺則處于較低的應急避難服務水平。從全局來看，應急避難服務區(qū)占到整個城區(qū)面積的近40%，人口比則達到12%，還達不到長期固定避難場所規(guī)定的30%，服務人口缺口220萬人。因此，北京城區(qū)應急避難場所建設的任務還很繁重，還需要合理規(guī)劃布局，建設更多的應急避難場所。

五、結束語

本文以避難場所入口為供給點，應用兩步移動搜尋法進行北京城區(qū)應急避難場所可達性分析，能夠有效評價城區(qū)已建成避難場所的空間布局和服務能力，為城市避難空間選址與規(guī)劃提供科學依據。

表2　城區(qū)應急避難場所服務統(tǒng)計表

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[9]WANG Fahui. Quantitative Methods and Applications in GIS[M]. Boca Raton, Florida: CRC Press, 2006: 77-96.

引文格式： 周愛華，張景秋，張遠索,等.GIS下的北京城區(qū)應急避難場所空間布局與可達性研究[J].測繪通報，2016(1)：111-114.DOI:10.13474/j.cnki.11-2246.2016.0028.

作者簡介：周愛華(1978—)，女，博士生，講師， 主要從事3S技術應用及計算機制圖方面的教學與研究。E-mail: aihuazhou@buu.edu.cn

基金項目：北京市屬高等學校高層次人才引進與培養(yǎng)計劃項目(The Importation and Development of High-Caliber Talents Project of Beijing Municipal Institutions)(IDHT20130322)；北京聯合大學新起點項目 (zk10201302)；國家自然科學基金面上項目(41271185)

收稿日期：2014-12-10

中圖分類號：P208

文獻標識碼：B

文章編號：0494-0911(2016)01-0111-04