基于GIS分析的城市地下空間資源評估技術淺析

高明

（上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司，上海市 200092）

0 引言

城市地下空間作為城市空間資源的重要組成，在擴大城市空間容量上的優勢與潛力顯著，充分利用地下空間資源，實現地上、地下的立體化、集約化發展，是現階段各城市的必然選擇。

城市地下空間開發選址一般會選擇城市中心或副中心，或者憑靠開發商的主觀判斷，選擇其認為合理的可盈利區域。隨著地下空間開發的完成，國內較多三四線城市出現了地下空間客流較少、無人問津，甚至被廢棄等現象。GIS模型可在地下空間的選址階段集合多種不同因素的疊合考慮，對全市的地下空間質量進行評估，最終大致框定各方面均相對較優的區域，為地下空間選址建設提供一定的技術支撐。

1 技術思路

R.Monnikholf提出了專門針對地下空間開發適宜性評價的多層次指標體系[1]，該體系包括地質構造、地下水、人居環境等自然和社會指標，有很強的借鑒指導意義[2]。我國地下空間開發利用在改革開放后逐漸進入快車道，但至今尚未對地下空間的質量評價有統一的計算、統計方法。

地下空間質量綜合評價系統應是一套多維度、多因子、綜合性的復雜系統，應針對不同地下使用性質先進行分類評價，評價應涉及建設的難度和價值兩個方面，在單一使用性質評價后，再進行綜合，得到綜合的質量評定。具體可分為以下幾個步驟：

（1）確定評價方面。根據城市的實際需求，確定需要評價的地下空間使用性質。

（2）因子選取。根據已確定的評價方面，針對每個不同的方面從建設難度和建設價值兩方面確定需采用的因子。

（3）因子賦值。根據已經確定好的因子，對不同地塊的優劣情況進行無量綱賦值處理。

（4）因子權重確定。在確定賦值后，對各評價因子的權重進行確定。在不同的地下空間使用性質中，權重的確定應各有側重。

（5）小區劃分。確定因子取值及權重后，對全市進行小區劃分。小區劃分時，應保證各小區內在本次評價中所有的因子取值保持一致。

（6）模型公式確定。將各因子通過一個模型進行整合，整合后可以得到在當前地下空間使用性質中每個地塊的評價結果。

（7）資源評估計算。將各用地性質疊加，得到總體的地下空間資源評估情況。

2 具體方法

2.1 評價方面確定

首先確定需要評價城市的地下空間使用性質。一般會包括商業及公共空間、交通空間（不含停車）、停車空間、市政設施空間、人防空間等。

2.2 因子選取及賦值

2.2.1 開發難度評價

（1）工程地質因子。表征工程地質條件，包括土層均勻性、軟土厚度分布、砂粉土厚度及砂土液化等。

（2）地質災害因子。地質穩定情況，包括自然造成的地質災害和人為造成的地質災害。自然造成的地質災害包括斷裂層、地震等；人工造成的地質災害主要包括過往工程造成事故等情況而帶來的不可逆的地質問題。

（3）地質地貌因子。包括地面標高、地面坡度、坡向等[3]。

（4）水文地質因子。包括地下水位、地下水腐蝕性、含水層滲透性及單位涌水量等[4]。

（5）歷史文保因子。對地面以上的文物保護建筑及地下已探明的地下保護古跡等區域，若需要利用其地下空間，則應進行專題深入研究。

（6）建設狀態因子。地面已經有較成熟的連片開發的建筑，應降低新增其地下空間的規劃，可對原開發中的地下空間予以保留。

（7）地表水體因子。地表河流、湖泊等，其對地下空間的開發會存在一定的影響。

（8）環境制約因子。在一些生態敏感區，需要考慮環境制約因子的影響。

（9）建設制約因子。因其他原因導致區內建設存在制約的。如地下資源所在（如油田等）或上位規劃劃定的保護區限制。

2.2.2 開發價值評價

（1）空間區位因子。結合城市總體規劃、城市發展主要方向、城市中心分布等，明確區位條件。臨近各級中心或軸線上的地塊，適宜高強度開發，因此其地下空間的需求會較大。

（2）用地性質因子。城市不同用地的功能對地下空間的需求不盡相同，如商業、金融、辦公等用地對于地下空間需求較為強烈，也最為適宜開發地下空間，配置相應的地下停車設施的同時也會引入地下商業配套等設施；居住用地對于地下空間的開發主要為停車設施為主，開發需求相對較高；文娛廣場體育等用地對于地下空間的需求相對前兩者較低；而工業倉儲物流等用地除非一些較為特殊的情況（如地下倉儲、人防需求等），一般對于地下空間開發的需求較低。

（3）建設強度因子。在高強度開發區域進行地下空間開發將更好地與地面相結合，充分利用城市土地資源，提高城市空間環境質量。

（4）人口密度因子。人口密度是綜合表征城市空間及其他資源緊張程度的一個重要指標，也決定了進行條件改善的需求強度[5]。

（5）交通條件因子。城市交通樞紐、地鐵、可達性較高的區域對于地上的使用較多，人氣較旺，有開發地下空間彌補地面空間的需求。

（6）地面地價因子。土地價格與土地資源的緊缺程度密切相關，綜合反映了土地資源的使用價值和附加價值。在地價越高的情況下，地下空間開發的價值則越大。

2.3 因子權重確定

分析地下空間質量評估時，針對不同城市選取各地下空間使用性質的評價因子，上述兩大類15項因子并非每項均必須采用。根據不同地下空間使用性質，對選取因子權重予以確定。

2.4 模型公式確定及資源評估計算

根據具體因子在本城市中的重要性進行公式選用，一般情況下可考慮采用下式：

式中：Q1為第一種地下空間使用性質的資源質量評估值；ai為開發難度第i個單向指標的量化值；bi為開發難度第i個單向指標的權重；u1為開發難度因素的權重；m為從9項指標中選用的難度指標總量；cj為開發價值第j個單向指標的量化值；dj為開發價值第j個單向指標的權重；u2為開發價值因素的權重；n為從6項價值指標中選用的價值指標總量。

根據各地塊Q1計算結果，將城市的各用地情況進行分級，見表1。

表1 質量劃分表

得到各地塊的地下空間開發質量及評價等級后，可依次計算Q2、Q3等不同使用性質的質量評估值，最終累計后可得到綜合質量評估值。

3 案例——以國內某市為例

下面將以我國某市為例，采用GIS模型，對其地下空間的質量進行評估。

3.1 確定評價方面

該市地下空間涉及商業、停車、地下交通（不含停車）、地下市政、地下倉儲、地下人防六個方面，下面僅以地下商業及地下停車作為案例。

3.2 開發因子確定

因子甄選中，開發難度因子選取為工程地質、水文地質、歷史文保、建設狀態及地表水體。開發價值因子均需要參與評估。

3.3 基于GIS模型的開發難度因子賦值

（1）工程地質。該市工程地質分為10個亞區：火山巖亞區、侵入巖亞區、沉積巖亞區、風化巖土亞區、老黏土碎石土亞區、碎石土亞區、黏土砂土碎石土亞區、黏土砂土亞區、軟土亞區、沙灘亞區（見表2）。

表2 工程地質賦值表

（2）水文地質。該市地下水包括孔隙水、擠壓裂隙水，分布于不同的亞區，將地下水文情況分為五級，針對亞區進行分類，見表3。

表3 水文地質賦值表

（3）歷史文保。該市有一定的歷史文化資源。根據具體區域分類分級，見表4。

（4）建設狀態。按建設情況分級，見表5。

表4 歷史文保賦值表

表5 建設狀態賦值表

（5）地表水體。地表水體評價具備0-1性，地表水處因子評價為低分值，陸地為高分值。

3.4 基于GIS模型的開發價值因子賦值

（1）空間區位。一級中心500 m范圍內取1，二級中心500 m范圍內取0.5，其余取0。

（2）用地性質。各性質指標見表6。

表6 用地性質賦值表

（3）建設強度。分四個強度區，見表7。

（4）人口密度。根據人口密度，將級別分為五級，見表8。

（5）交通條件。該市交通條件因子以考慮軌道交通的影響為主，見表9。

（6）地面地價。將該市地價進行排序，從高到低劃分為五個等級，見表10。

3.5 權重確定及小區劃分

開發價值對地下商業的影響較大，開發難度則次之，見表11。而地下停車方面則相反，開發難度的影響較開發價值大，見表12。

該市的評價小區劃分方式按地塊進行劃分。

表7 建設強度賦值表

表8 人口密度賦值表

表9 交通條件賦值表

表10 地面地價賦值表

3.6 綜合評定

按表13確定該市地下空間質量評定結果。

表11 地下商業使用性質權重確定

表12 地下停車使用性質權重確定

表13 質量評定表

地下商業及地下停車評定結果如圖1和圖2所示。

圖1 地下商業資源質量評定

綜合該市在商業、停車、交通（不含停車）、市政、倉儲、人防等方面的資源質量評定，得到綜合質量評定結果。根據該結果劃出兩處地下空間評級較高區域，如圖3所示。

圖2 地下停車資源質量評定

4 結語

本文提出了地下空間多維度、多因子質量評定方法，并可根據該方法初步篩選全市開發地下空間較合適的區域。望通過本文的研究，以供類似項目及城市借鑒。

圖3 地下綜合質量評定及質量較好區域選取

[1]Monnikholf R,Edelenbos J,Van Der Krogt R.How to determinethe necessary for using underground space：an integral assessmentmethod for strategic decision-making[J].Tunnelling and Underground Space Technology,1998,13(2)：167-172.

[2]王海剛,賈三滿,楊艷,等.基于GIS的城市地下空間資源綜合質量評估研究[J].上海國土資源,2011,32(1)：59-62.

[3]郭超,閻長虹,劉軍熙,等.基于GIS的東營市淺層地下空間質量評估[J].工程地質學報,2014，22(2)：334-340.

[4]王永立,沈健,齊波.基于GIS-FUZZY的地下空間資源評價[J].城市地質,2008,3(2)：43-47.

[5]周臻,吳文博,李曉昭.基于GIS的蘇州城市地下空間綜合價值評價[J].中國水運,2013,12(13)：86-88.