基于GIS的避難疏散規劃研究★

羅小龍 普 恒

(長江大學地球科學學院，湖北 武漢 430100)

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基于GIS的避難疏散規劃研究★

羅小龍 普 恒

(長江大學地球科學學院，湖北 武漢 430100)

從城市居民生活基本設施與應急設施布局著手，依據避難疏散的基本原則，考慮避難疏散需求空間分布、疏散空間可達性與疏散優化，并運用GIS空間分析方法，確立了城市居民避難疏散規劃方案，對城市應急及避難疏散規劃有較高的參考價值。

社區，避難場地，疏散空間，GIS

0 引言

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

1 避難疏散研究現狀

美國是世界上較早建立各類應急避難場所的國家，各項公共安全工作及相關制度都相對完善。“9·11事件”、2005年卡特里娜颶風的發生嚴重影響美國人的工作與生活，一些州政府亡羊補牢、吸取教訓，建立了一套“防災型社區”系統以維護公共安全，分三階段規劃應對災情，一是防備功能，二是抵御功能，三是恢復功能[1-3]。

我國減災、防災配套設施或應急避難場所在不少城市已經進入實施階段，如人防工程，但不夠全面與深入，國內雖然對減災、防災的影響因素做了一些定性分析，還有待于進行定量研究，很多還不具備推廣使用的價值，并且一些較為成熟的研究成果推廣不盡如人意[4-7]。

2 避難場地劃分

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

參照國內發達城市、尤其是國外先進城市關于應急避難場所的規模、服務半徑及其配套設施的基礎上，根據城市人口集中程度、地形等實際情況劃分避難場所。

具體流程見圖1。

應急避難場所是指為應對突發事件如災害預報后或者災害發生時，經政府部門規劃、建設，具有應急避難生活服務設施，可供居民緊急疏散、臨時生活的安全場所，如城市中含基本生活服務設施的廣場、綠地、公園、停車場、操場、地下室等。

3 避難疏散場地指標要求

應急避難場所并非所有區域都適合避難要求，如陡坡、建筑物已經倒塌或即將倒塌的危險區、污染區、可能被水淹沒的低洼處等，因此，應該準確統計應急避難場所的有效避難區域面積[8,9]。國內外根據實際情況及經驗設定人均有效避難面積不少于3 m2，臨時性的面積不少于1 m2，非臨時性的面積不少于2 m2[10-12]。事實上目前國內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此還不夠重視。

4 避難疏散場地選取

根據建立應急避難場所的各項指標要求，利用GIS空間檢索功能可快速定位并勾劃出不同等級的應急避難場所。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急避難場所要求的一些開放空間，包括公園、綠地、學校與體育館等區域，緊急情況時可對這些空間進行編號加以妥善使用。

按建立應急避難場所的各項指標要求，等級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的應急避難場所。利用ARCGIS空間檢索功能根據規定的等級參數查找出武漢市相應的區域，再按要素分別導出不同的文件，建立不同級別的開放空間，可將其分為一類、二類、三類。緊急情況時可根據需要合理使用它們。

5 避難歸屬劃分與疏散路線優化

根據建立應急避難場所的各項指標要求，利用GIS空間分析功能可得到城市的避難歸屬圖，在為社區居民規劃不同的疏散路線中，可借助于GIS網絡分析功能進行路線優化，具體流程如圖3所示。

根據以上的避難空間可達性研究，文章研究的避難服務域分析的公式為：

∑aij=m

(1)

Std.aij={0dij>Rmax；1dij<=Rmax}

(2)

其中，aij為需求點i與避難場所j的歸屬關系，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。

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

(3)

(4)

aij={0dij>d(i+1)j；dij<=d(i+1)j}

(5)

(6)

其中，Pi為避難場所i的人口數；Cj為避難場所有效容量比；aij=1為i避難不歸屬于j，當aij不為0與1時為i避難歸屬于j。

相對于國外，我國應急避難相關規劃工作起步較晚，少數城市比較重視，如唐山市，提出了中心—固定—緊急避震疏散空間三個等級的層次體系。總體來說，許多城市對此重視不夠，相關工作進展緩慢。本文運用GIS網絡分析方法，綜合考慮社區居民人口數量、避難場所有效容量以及距離三方面因素，構建距離矩陣方程，研究結果對城市應急避難工作的規劃與開展有很好的參考價值。

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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

★：此文為長江大學教學研究項目階段性研究成果，項目名稱《地理信息科學專業導師制人才培養模式的改革與實踐》(項目編號：JY2015035)