羅小龍 普 恒

(長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430100)

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基于GIS的避難疏散規(guī)劃研究★

羅小龍 普 恒

(長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430100)

從城市居民生活基本設(shè)施與應(yīng)急設(shè)施布局著手，依據(jù)避難疏散的基本原則，考慮避難疏散需求空間分布、疏散空間可達(dá)性與疏散優(yōu)化，并運(yùn)用GIS空間分析方法，確立了城市居民避難疏散規(guī)劃方案，對(duì)城市應(yīng)急及避難疏散規(guī)劃有較高的參考價(jià)值。

社區(qū)，避難場(chǎng)地，疏散空間，GIS

0 引言

各類災(zāi)害從古到今一直都存在，其發(fā)生在城市所造成的危害比其他地方要大的多，因此城市應(yīng)對(duì)災(zāi)情問題受到越來越多的重視。災(zāi)情發(fā)生后，將受難人群迅速疏散至安全避難場(chǎng)所是衡量城市處置災(zāi)情能力的一項(xiàng)重要指標(biāo)。因此，科學(xué)地分配和配置城市應(yīng)急避難場(chǎng)所，是城市安全所面對(duì)的一項(xiàng)重要課題。

1 避難疏散研究現(xiàn)狀

美國(guó)是世界上較早建立各類應(yīng)急避難場(chǎng)所的國(guó)家，各項(xiàng)公共安全工作及相關(guān)制度都相對(duì)完善?！?·11事件”、2005年卡特里娜颶風(fēng)的發(fā)生嚴(yán)重影響美國(guó)人的工作與生活，一些州政府亡羊補(bǔ)牢、吸取教訓(xùn)，建立了一套“防災(zāi)型社區(qū)”系統(tǒng)以維護(hù)公共安全，分三階段規(guī)劃應(yīng)對(duì)災(zāi)情，一是防備功能，二是抵御功能，三是恢復(fù)功能[1-3]。

我國(guó)減災(zāi)、防災(zāi)配套設(shè)施或應(yīng)急避難場(chǎng)所在不少城市已經(jīng)進(jìn)入實(shí)施階段，如人防工程，但不夠全面與深入，國(guó)內(nèi)雖然對(duì)減災(zāi)、防災(zāi)的影響因素做了一些定性分析，還有待于進(jìn)行定量研究，很多還不具備推廣使用的價(jià)值，并且一些較為成熟的研究成果推廣不盡如人意[4-7]。

2 避難場(chǎng)地劃分

為了更具體的描述研究思路，文章將整個(gè)研究過程劃分為3大部分，分別是：避難場(chǎng)地劃分、避難歸屬劃分與疏散路線優(yōu)化。

參照國(guó)內(nèi)發(fā)達(dá)城市、尤其是國(guó)外先進(jìn)城市關(guān)于應(yīng)急避難場(chǎng)所的規(guī)模、服務(wù)半徑及其配套設(shè)施的基礎(chǔ)上，根據(jù)城市人口集中程度、地形等實(shí)際情況劃分避難場(chǎng)所。

具體流程見圖1。

應(yīng)急避難場(chǎng)所是指為應(yīng)對(duì)突發(fā)事件如災(zāi)害預(yù)報(bào)后或者災(zāi)害發(fā)生時(shí)，經(jīng)政府部門規(guī)劃、建設(shè)，具有應(yīng)急避難生活服務(wù)設(shè)施，可供居民緊急疏散、臨時(shí)生活的安全場(chǎng)所，如城市中含基本生活服務(wù)設(shè)施的廣場(chǎng)、綠地、公園、停車場(chǎng)、操場(chǎng)、地下室等。

3 避難疏散場(chǎng)地指標(biāo)要求

應(yīng)急避難場(chǎng)所并非所有區(qū)域都適合避難要求，如陡坡、建筑物已經(jīng)倒塌或即將倒塌的危險(xiǎn)區(qū)、污染區(qū)、可能被水淹沒的低洼處等，因此，應(yīng)該準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)應(yīng)急避難場(chǎng)所的有效避難區(qū)域面積[8,9]。國(guó)內(nèi)外根據(jù)實(shí)際情況及經(jīng)驗(yàn)設(shè)定人均有效避難面積不少于3 m2，臨時(shí)性的面積不少于1 m2，非臨時(shí)性的面積不少于2 m2[10-12]。事實(shí)上目前國(guó)內(nèi)許多城市包括不少大城市人均有效避難面積不足1 m2，主要原因是一些地方對(duì)此還不夠重視。

4 避難疏散場(chǎng)地選取

根據(jù)建立應(yīng)急避難場(chǎng)所的各項(xiàng)指標(biāo)要求，利用GIS空間檢索功能可快速定位并勾劃出不同等級(jí)的應(yīng)急避難場(chǎng)所。圖2是利用ARCGIS軟件的空間檢索功能提取的武漢市基本符合應(yīng)急避難場(chǎng)所要求的一些開放空間，包括公園、綠地、學(xué)校與體育館等區(qū)域，緊急情況時(shí)可對(duì)這些空間進(jìn)行編號(hào)加以妥善使用。

按建立應(yīng)急避難場(chǎng)所的各項(xiàng)指標(biāo)要求，等級(jí)不同所要求的面積也不盡相同，下面以武漢市為例來劃分不同等級(jí)的應(yīng)急避難場(chǎng)所。利用ARCGIS空間檢索功能根據(jù)規(guī)定的等級(jí)參數(shù)查找出武漢市相應(yīng)的區(qū)域，再按要素分別導(dǎo)出不同的文件，建立不同級(jí)別的開放空間，可將其分為一類、二類、三類。緊急情況時(shí)可根據(jù)需要合理使用它們。

5 避難歸屬劃分與疏散路線優(yōu)化

根據(jù)建立應(yīng)急避難場(chǎng)所的各項(xiàng)指標(biāo)要求，利用GIS空間分析功能可得到城市的避難歸屬圖，在為社區(qū)居民規(guī)劃不同的疏散路線中，可借助于GIS網(wǎng)絡(luò)分析功能進(jìn)行路線優(yōu)化，具體流程如圖3所示。

根據(jù)以上的避難空間可達(dá)性研究，文章研究的避難服務(wù)域分析的公式為：

∑aij=m

(1)

Std.aij={0dij>Rmax；1dij<=Rmax}

(2)

其中，aij為需求點(diǎn)i與避難場(chǎng)所j的歸屬關(guān)系，aij=0為i避難不歸屬于j，aij=1為i避難歸屬于j，i=1，2，…，m，j=1，2，…，n。

前文基于空間可達(dá)性的避難歸屬分析只考慮了社區(qū)居民在一定的距離范圍內(nèi)可找到避難場(chǎng)所，但有重要因素沒有考慮到，就是每個(gè)社區(qū)居民人口數(shù)量及每個(gè)避難場(chǎng)所有效容量不相同，如果按就近原則避難極有可能部分場(chǎng)所人員過分擁擠，反之則一些場(chǎng)所嚴(yán)重閑置。這就要求綜合考慮社區(qū)居民人口數(shù)量、避難場(chǎng)所有效容量以及距離。其算法以上述距離求解方程為基礎(chǔ)構(gòu)建距離矩陣A，考慮三方面主要因素求出最優(yōu)解，確定每個(gè)社區(qū)在緊急情況下有明確、對(duì)應(yīng)的避難場(chǎng)所。矩陣方程如下：

(3)

(4)

aij={0dij>d(i+1)j；dij<=d(i+1)j}

(5)

(6)

其中，Pi為避難場(chǎng)所i的人口數(shù)；Cj為避難場(chǎng)所有效容量比；aij=1為i避難不歸屬于j，當(dāng)aij不為0與1時(shí)為i避難歸屬于j。

相對(duì)于國(guó)外，我國(guó)應(yīng)急避難相關(guān)規(guī)劃工作起步較晚，少數(shù)城市比較重視，如唐山市，提出了中心—固定—緊急避震疏散空間三個(gè)等級(jí)的層次體系?？傮w來說，許多城市對(duì)此重視不夠，相關(guān)工作進(jìn)展緩慢。本文運(yùn)用GIS網(wǎng)絡(luò)分析方法，綜合考慮社區(qū)居民人口數(shù)量、避難場(chǎng)所有效容量以及距離三方面因素，構(gòu)建距離矩陣方程，研究結(jié)果對(duì)城市應(yīng)急避難工作的規(guī)劃與開展有很好的參考價(jià)值。

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Study on emergency shelter evacuation planning on the basis of GIS★

Luo Xiaolong Pu Heng

(CollegeofGlobalScience,YangtzeUniversity,Wuhan430100,China)

Starting from aspects of basic citizens living equipment and emergent equipment layout, according basic emergency shelter evacuation principles, the paper considers emergency shelter evacuation space demand, evacuation space accessibility and evacuation optimization, applies GIS spatial analysis method, establishes emergency evacuation planning scheme, which has provided some referring value for urban emergency shelter evacuation planning.

community, emergency shelter, evacuation space, GIS

1009-6825(2017)10-0007-02

2017-01-21

羅小龍(1974- )，男，博士，副教授

TU984

A

★：此文為長(zhǎng)江大學(xué)教學(xué)研究項(xiàng)目階段性研究成果，項(xiàng)目名稱《地理信息科學(xué)專業(yè)導(dǎo)師制人才培養(yǎng)模式的改革與實(shí)踐》(項(xiàng)目編號(hào)：JY2015035)