應用地理信息系統技術的地下防災空間選址研究

楊智云

（新疆國源測繪規劃設計院有限公司 新疆庫爾勒 841000）

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

基于城市防災機制，城市防災能力取決于城市空間結構和規劃設計。目前，城市防災體系是通過地面空間的開發實現的，地下空間的潛力尚未開發，它受到了很多關注。防災空間是城市不可分割的一部分，防災空間的物理形態會受到城市縱向集約發展的影響。地下空間具有熱穩定性好、安全性高、防水性強等特點，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和災后恢復具有不可否認的優勢。開發地下空間，提高了城市安全體系和防災能力，正在成為城市防災的主要內容［2］。然而，城市防災需求尚未系統地融入地下空間開發過程，地下空間的利用受到限制。

地下防災空間作為城市綜合防災體系中不可或缺的關鍵要素，是一個由人防、地下交通、地下貿易組成的龐大子系統，形成多層次的半網絡組織。現有關于地下空間災害防治的研究成果尚不明確，大部分結論只是提出總體規劃層面的主觀原則或一般要求，而忽略了場地的詳細描述和選擇方法。目前，計算機技術和地理信息系統（GIS）的改進應用為地下防災空間的定性和定量分析奠定了堅實的基礎［3］。

本研究以庫爾勒市某核心區為例，建立評價模型，基于GIS分析，對各類地下空間防災場地進行評價，為地下空間規劃提供量化數據庫，提升城市防災能力。此外，該數據庫的進一步開發還可以提高城市防災的管理和決策水平。

1 GIS在地下防災空間選址中的應用

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

圖1 評價指標體系

1.1 建立評價指標體系

根據專家評分結果，定義基本要素和影響因素，并通過進一步分析，列出影響最大的因素。本研究建立了一個評價指標體系，比較了各因素之間的關系。本研究在考慮如何發揮防災作用及如何將其與城市建設相結合后，選取功能性、適宜性和防災3個要素作為選址的主要影響指標。然后，根據影響因子的選取原則、數據獲取的難易程度和評價對象的實際情況，選取相關評價因子構建指標體系。具體指標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空間，必須在防災定位上發揮作用。為便于疏散和救災，選址應便于交通，布局合理，主要考慮以下3 個因素。一是目標與重要目標位置的距離要近，重要目標包括通信、能源、食品、市政、工業制造和金融領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，可以提高逃生和復發效率。三是設計優化。一個項目在一定范圍內提供庇護，為了不與防災地下空間的“覆蓋”重疊，新項目應遠離現有項目。良好的設計形式可以最大限度地保護擴建項目。

1.1.2 適宜性

即選址要與城市規劃相適應，與土地利用政策相協調。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，公共設施用地最適宜，其次是綠地、工業用地、商業用地、居住用地和不適宜建設用地（如水域、歷史建筑區和自然保護區等）。

1.1.3 防災性

這意味著在選址時要考慮規避災害風險，提高防災能力，可通過地質條件、海拔、FAR（容積率）等因素進行評價［6］，如圖2所示。

圖2 防災性指標

1.2 建立評價模型

在這種情況下，本研究構建了規劃區各評價單元各因素之間的關系，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因子的次權重，wi為i元素的權重。

1.3 權重測定

因子權重在選址中表現出影響程度，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，得到相對權重值。由于目前已有許多已證實的重量測定方法，因此本研究尚不進一步探索。

1.4 數據獲取和計算

數據是GIS 綜合評價過程中的關鍵組成部分，在這種情況下，應用于評價的地理信息包括防空工程現狀、地質條件等信息，數據來源于CAD 文件和傳統地圖文件，數字化后導入GIS，在GIS中，通過空間分析可以對數據進行處理。當指標體系擴展到傳統方法難以獲得的坡度、坡向等指標信息時，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，結合評價指標，對GIS數據進行處理，基本評價單元設置為10m×10m（單位集越小，評價結果越精確），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行整理，將傳統的非數字信息格式化為數字形式。根據指標體系，提取評價所需的數據，導入GIS。由于研究的方法是對柵格數據進行分析，所以必須將矢量數據轉換成柵格形式。數據錄入完成后，可以在GIS 中建立數據層。對每個因素的評價有多種分析方法，主要應用有緩沖區、疊加、距離分析等，經過初步計算分析后，再應用重分類函數，根據評價標準對生成的值進行賦值，并繪制了各因子的專題評價圖。最后，利用ArcGIS的柵格計算功能，在綜合評價模型中計算出各評價因子的得分，生成綜合評價圖。在該地圖中，各評價單元根據評價模型，通過GIS，計算出評價得分。然后，將分數分為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 評價結果

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

3 結語

本文建立了地下空間防災選址評價指標體系，糾正了評價的模糊性和主觀性。該評價方法有助于支持規劃決策和運營，使地下空間防災選址更加客觀、科學。然而，這項研究的應用仍然存在局限性。隨著數據的不斷豐富和技術的不斷發展，相信未來GIS 定量評價結果會更接近實際情況。