莊霆堅(jiān) 鄧捷銘 林紫珊 張 倩 洪婷婷

福州市鼓樓區(qū)公園應(yīng)急避難可達(dá)性評價(jià)?

莊霆堅(jiān)1鄧捷銘2，3林紫珊1張 倩1洪婷婷1

1 福州大學(xué)建筑學(xué)院 福州 350108 2 中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所 北京 100101 3 中國科學(xué)院大學(xué) 北京 100049

應(yīng)急避難是城市公園不可或缺的功能。目前國內(nèi)對城市公園綠地空間分布的研究已較為成熟，但尚缺定量分析城市公園應(yīng)急避險(xiǎn)可達(dá)性的方法。文章以定量分析的方法——高斯兩步移動(dòng)搜索法，結(jié)合城市公園的空間分布與人口普查數(shù)據(jù)，在GIS中建立空間數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析架構(gòu)，對福州市鼓樓區(qū)的各主街到應(yīng)急避難綠地的可達(dá)性進(jìn)行評價(jià)，從而得出鼓東街道和華大街道的可達(dá)性高，安泰街道、東街街道和水部街道的可達(dá)性低的結(jié)論，并提出相應(yīng)的改進(jìn)建議。

公園應(yīng)急避難，高斯兩步移動(dòng)搜索法，可達(dá)性，福州市鼓樓區(qū)

城市應(yīng)急避難綠地是城市公共綠地中最重要的組成部分，也是城市開放空間中的重要節(jié)點(diǎn)。如何有效結(jié)合公園綠地布置應(yīng)急避難場所，合理規(guī)劃城市公園綠地避難場所的空間，尤其是科學(xué)分析城市公園應(yīng)急避險(xiǎn)綠地的可達(dá)性，已成為當(dāng)下研究的熱點(diǎn)。

空間可達(dá)性是評價(jià)綠地應(yīng)急避難場所規(guī)劃布局是否合理的重要指標(biāo)。關(guān)于避難綠地可達(dá)性的已有研究主要有3種方法:1)最近鄰法[1]，其可達(dá)性指標(biāo)主要用最近綠地的網(wǎng)絡(luò)距離來衡量；2)局域法[2]，即統(tǒng)計(jì)各區(qū)域的綠地面積進(jìn)行計(jì)算分析，對可達(dá)性進(jìn)行估計(jì)；3)重力模型法[3]，即各綠地對某一子區(qū)域的吸引力用重力模型來表示，將這些模型吸引力的數(shù)據(jù)相加得到該子區(qū)域的綠地可達(dá)性。前兩種方法均忽略了居民有主動(dòng)選擇不同避難綠地的權(quán)利，籠統(tǒng)地假設(shè)居民會(huì)選擇最近的綠地；第三種方法雖然考慮了居民對避難綠地的選擇性，但對綠地與人口的供需關(guān)系問題同樣缺乏考慮[1]。為克服以上方法存在的問題，Dajun Dai引入基于高斯兩步移動(dòng)搜索法對美國亞特蘭大市的綠地可達(dá)性進(jìn)行評估[4]，但之后其應(yīng)用未見報(bào)道。本文嘗試應(yīng)用高斯兩步移動(dòng)搜索法進(jìn)行綠地應(yīng)急避難可達(dá)性研究，并利用GIS的空間數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析功能，結(jié)合公園綠地的空間分布與人口普查數(shù)據(jù)，對福州市鼓樓區(qū)的城市公園應(yīng)急避險(xiǎn)綠地可達(dá)性進(jìn)行評估，通過對研究區(qū)域內(nèi)各主要街道到公園綠地的可達(dá)性分析，識(shí)別公園綠地在空間布局上的缺陷與盲區(qū)，以期為鼓樓區(qū)城市公園應(yīng)急避險(xiǎn)系統(tǒng)的空間優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù)，并對當(dāng)前空間綠地研究可達(dá)性方法的時(shí)效滯后、空間距離表達(dá)方面的單一粗略等問題進(jìn)行改進(jìn)補(bǔ)充。

1 研究對象

1.1 研究區(qū)域概況

福州地處我國東南沿海地震帶，屬濱海平原、島嶼災(zāi)害防治區(qū)，具有發(fā)生中強(qiáng)地震的地質(zhì)構(gòu)造背景。據(jù)福州市防震減災(zāi)專欄記錄，福州地區(qū)歷史上曾發(fā)生2次破壞性地震，90次有感地震。地震已成為城市主要災(zāi)害之一，對人民的生命財(cái)產(chǎn)安全造成了嚴(yán)重威脅，防治形勢嚴(yán)峻[5]。記錄表明，地震災(zāi)害主要分布在市區(qū)西北部，鼓樓區(qū)位于其中[6]。作為福州全市乃至全省重要的政治、經(jīng)濟(jì)、文化中心和人口集中區(qū)，鼓樓區(qū)城市公園應(yīng)急避難場所的空間分布具有重要地位，故本研究選擇福州市鼓樓區(qū)公園應(yīng)急避難場所作為研究對象。

福州市鼓樓區(qū)位于福建省福州市市區(qū)西北部，是福建省省政府和福州市市政府所在地，八閩首善之區(qū)。福州市鼓樓區(qū)北以外福鐵路、東以晉安河與晉安區(qū)為界；南面以瓊河、東西河、斗池路、上浦路為界與臺(tái)江區(qū)接鑲；西面以閩江為界與倉山區(qū)隔江相望；西北與閩侯縣相鄰。全區(qū)轄9個(gè)街道、1個(gè)鎮(zhèn)[5]，總面積為35.7 km2，2010年常住人口為68.8萬人。

1.2 城市公園應(yīng)急避難場所現(xiàn)狀

目前，鼓樓區(qū)一共確定了8個(gè)綠地應(yīng)急避難場所，分別是溫泉公園、晉安河公園、白馬河公園、西湖公園、左海公園、屏山公園、金牛山公園及五一廣場[6]?？紤]到福州市關(guān)于 “大西湖”公園規(guī)劃建設(shè)的規(guī)定及兩個(gè)公園在地理位置上的相鄰性，本研究將西湖和左海公園合并為一個(gè)公園進(jìn)行研究。根據(jù)最新國家標(biāo)準(zhǔn) 《防災(zāi)避難場所設(shè)計(jì)規(guī)范》[7]，固定防災(zāi)避難場所平均有效避難面積應(yīng)在2 m2/人以上，最少不能低于1 m2/人；緊急防災(zāi)開敞空間內(nèi)部開敞平整的空間不宜小于其面積的60%，固定防災(zāi)開敞空間平整的空間不宜小于其面積的70%。按照以上標(biāo)準(zhǔn)，鼓樓區(qū)只有西湖——左海公園屬于固定避難場所，其他公園均為緊急避難場所。公園綠地的規(guī)模大小、結(jié)構(gòu)設(shè)施、交通現(xiàn)狀將明顯影響其應(yīng)急避難功能的發(fā)揮，因此本研究針對鼓樓區(qū)公園的有效避難面積、疏散大門數(shù)量、可容納人數(shù)、周邊概況等進(jìn)行了詳細(xì)的調(diào)查和整理 (表1)。

表1 福州市鼓樓區(qū)公園應(yīng)急避難場所場地分析及容量

2 研究方法

2.1 高斯兩步移動(dòng)搜索法

高斯兩步移動(dòng)搜索法即分別以供給地(公園)和需求地(街道)為基礎(chǔ)，分兩步計(jì)算各街道應(yīng)急避難場所的可達(dá)性。

第一步，對于每一個(gè)公園j，給定空間距離閾值d0，形成一個(gè)空間作用域；對于落在空間作用域內(nèi)的每個(gè)街道k的人口，利用高斯方程賦以權(quán)重，并對加權(quán)后的人口相加，得到公園j所有潛在使用者數(shù)量；再將綠地的規(guī)模除以所有潛在使用者數(shù)量得出供需比率R。

式中:Pk是公園j的空間作用域內(nèi)(dkj≤d0)街道k的人口數(shù)量；dkj是從街道k中心到公園j中心的空間距離；Sj是綠地j的容納能力，即公園有效避難面積；G(dkj，d0)是考慮到空間摩擦問題的高斯方程，計(jì)算方法如公式(2)所示:

第二步，對于每一個(gè)街道i，給定空間距離閾值d0，形成另一個(gè)空間作用域，對落在空間作用域內(nèi)的每個(gè)公園l的供給比率(Rl)利用高斯方程賦權(quán)并進(jìn)行加和，得到每個(gè)街道i的公園可達(dá)性Ai。Ai值的大小可以理解為在研究單元內(nèi)，人均享有的位于服務(wù)范圍內(nèi)的可避難面積，單位為m2/人。

式中:Rl表示街道i的空間作用域內(nèi)(dkj≤d0)公園l的供給比率。其他指標(biāo)說明同公式(1)。

選擇合理的空間距離閾值d0是兩步移動(dòng)搜索法的關(guān)鍵。人的步行速度約為5 km/h，一般步行者出行的最大心理承受時(shí)限不會(huì)超過0.5 h，0.5 h內(nèi)可到達(dá)的距離約為2.5 km，因此本研究取d0為2.5 km?？紤]到鼓樓區(qū)以外的公園綠地也將提供應(yīng)急避難空間，本研究對鼓樓區(qū)邊界向外2.5 km范圍內(nèi)的2個(gè)城市公園進(jìn)行了評估，其中金雞山公園為山地公園，易發(fā)生滑坡，而南公園規(guī)模小，空間局促，不利于人員疏散，均不適宜作為城市應(yīng)急避難場所。此外，某些沿河公園綠地由于形狀狹長，如若用單個(gè)點(diǎn)來表示其中心位置，無法體現(xiàn)帶狀公園的空間服務(wù)特性。因此，本研究利用主干路與橋梁為主要分界線，將原來狹長的公園綠地分割為多塊綠地，每塊綠地分別選擇中心點(diǎn)。

2.2 克里金空間插值

高斯兩步移動(dòng)搜索法所獲得的數(shù)據(jù)結(jié)果僅體個(gè)采樣點(diǎn)的觀測值Z(Si) 的線性組合來求取，即，

式中:λi為采樣點(diǎn) Si的權(quán)重。

2.3 自然斷點(diǎn)法

運(yùn)用GIS的自然斷點(diǎn)法(Natural Breaks)對鼓樓區(qū)各街道的應(yīng)急避難場所可達(dá)性的高低行進(jìn)行分級。自然斷點(diǎn)法根據(jù)數(shù)據(jù)內(nèi)在關(guān)聯(lián)性進(jìn)行自然分組，通過最優(yōu)化組內(nèi)相似值并最大化組間差距，為分級的客觀性提供根本保證[10]?，F(xiàn)在街道中心點(diǎn)上，要獲得城區(qū)任意位置的公園可達(dá)性，需利用局部空間插值法對街道中心點(diǎn)以外的地點(diǎn)進(jìn)行可達(dá)性估計(jì)。克里金插值法能最大限度地利用空間取樣所提供的各種信息，考慮待估樣點(diǎn)與鄰近已知樣點(diǎn)的空間關(guān)系、鄰近樣點(diǎn)彼此之間的位置關(guān)系和已有觀測值的空間自相關(guān)特性，保證空間插值的科學(xué)合理[9]。

克里金空間插值的原理為:設(shè)一區(qū)域內(nèi)在采樣點(diǎn)位置 Si處的觀測值為 Z(Si)，i＝ 1，2，3，…，n，則在預(yù)測點(diǎn)S0的估計(jì)值Z(S0)可以通過周圍n

3 結(jié)果與分析

3.1 可達(dá)性空間分布

圖1 各街道應(yīng)急避難場所可達(dá)性與人口分布情況

結(jié)合高斯兩步移動(dòng)搜索法和克里金空間插值方法，對福州市鼓樓區(qū)各街道的應(yīng)急避難場所可達(dá)性進(jìn)行計(jì)算與分析，得到應(yīng)急避難場所可達(dá)性與人口分布疊加圖(圖1)，圖1中公園可達(dá)性的高低以灰度值表達(dá)，人口密度以ArcGIS軟件所提供的點(diǎn)密度制圖(Dot Density)來表達(dá)。如圖2所示，鼓樓區(qū)人口密度整體呈現(xiàn)出東密西疏的特點(diǎn)，各街道應(yīng)急避難場所可達(dá)性呈現(xiàn)“東西高，南北低”的空間特征，并表現(xiàn)出“兩高兩低”的極值空間分布?？蛇_(dá)性高值區(qū)主要分布在鼓樓區(qū)東部的鼓東街道和華大街道，以及西部的洪山鎮(zhèn)中心，其中前者可達(dá)性分值更高，為典型高值區(qū)；可達(dá)性低值區(qū)主要分布在鼓樓區(qū)東南部的東街街道、水部街道和安泰街道，以及北部的五鳳街道中心，其中前者可達(dá)性分值更低，為典型低值區(qū)。

圖2 各街道應(yīng)急避難場所可達(dá)性等級

根據(jù)高斯移動(dòng)搜索法的公式原理可知，可達(dá)性指數(shù)的內(nèi)涵是人均享有的位于服務(wù)范圍內(nèi)的可避難面積，其耦合了應(yīng)急避難場所距離、有效避難面積及街道人口密度三者的綜合影響，即一個(gè)區(qū)域人口密度越小，距離應(yīng)急避難場所越近，公園人均有效避難面積越大，可達(dá)性越高。針對鼓樓區(qū)各高、低值區(qū)而言，東部高值區(qū)鄰近西湖公園、溫泉公園、屏山公園等諸多公園，人口密度適中，人均有效避難面積大，可達(dá)性高；西部高值區(qū)雖然只鄰近金牛山公園等少數(shù)公園，但人口密度小，人均有效避難面積大，可達(dá)性較高；北部低值區(qū)雖然人口密度小，但鄰近公園十分少，人均有效避難面積仍較小，可達(dá)性較低；東南部低值區(qū)雖然也鄰近五一廣場、白馬河、晉安河等諸多公園，但公園的面積較小，且人口密度大，導(dǎo)致其人均有效避難面積小，可達(dá)性低。

3.2 可達(dá)性分級分析

為了提高應(yīng)急避難場所空間布局與建議對策的行政單元針對性，結(jié)合GIS的區(qū)域統(tǒng)計(jì)功能，對鼓樓區(qū)各街道的可達(dá)性平均值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并利用自然斷點(diǎn)法將公園可達(dá)性分值分為高、較高、一般、較低、低五級(表2)。結(jié)果顯示，可達(dá)性高的街道為鼓東街道和華大街道，可達(dá)性較高的為鼓西街道和洪山鎮(zhèn)，可達(dá)性一般的為溫泉街道和五鳳街道，可達(dá)性較低的為南街街道，可達(dá)性低的為安泰街道、東街街道和水部街道(圖3)。

由于各街道的人口、公園數(shù)量與分布等性質(zhì)存在差異，其可達(dá)性等級的內(nèi)在影響機(jī)制也不同。鼓東街道、華大街道由于臨近的應(yīng)急避難場所數(shù)量多，有效避難面積較大，人口密度適中，且距離鼓樓區(qū)唯一的固定應(yīng)急避難場所——西湖-左海公園近，是全區(qū)可達(dá)性的典型峰值區(qū)；鼓西街道雖然鄰近較多的應(yīng)急避難場所，并毗鄰西湖-左海公園，但人口密度大，人均有效避難面積減少，因而其可達(dá)性無法維持在高水平；溫泉街道和南街街道鄰近的應(yīng)急避難場所數(shù)量適中，但由于人口密度大，人均避難面積較大，可達(dá)性不高；洪山鎮(zhèn)和五鳳街道鄰近的應(yīng)急避難場所數(shù)量少，且距離較遠(yuǎn)，但其人口密度小，人均有效避難面積較高，其可達(dá)性分值并不低，而鄰近金牛山公園的洪山鎮(zhèn)中部還成為全區(qū)的可達(dá)性峰值區(qū)；安泰街道鄰近公園少，人口密度較高，可達(dá)性低；東街街道、水部街道周圍的應(yīng)急避難場所數(shù)量少，距離遠(yuǎn)，且人口密度大，人均有效避難面積很小，成為可達(dá)性典型低值區(qū)。綜上所述，鼓樓區(qū)東南部的3個(gè)街道存在 “僧多粥少”的局面，應(yīng)急避難的功能需求較大，是未來應(yīng)急避難場所建設(shè)需要重點(diǎn)提升的區(qū)域，其中又以人口密度大的東街街道、水部街道為重中之重。

表2 各街道應(yīng)急避難場所可達(dá)性與人口密度情況

4 結(jié)論與討論

本研究基于高斯兩步移動(dòng)搜索法的原理，結(jié)合人口數(shù)據(jù)、防災(zāi)公園空間分布數(shù)據(jù)，利用GIS的空間數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析技術(shù)，對福州市鼓樓區(qū)各街道防災(zāi)公園的可達(dá)性進(jìn)行了分析，得出如下結(jié)論:鼓樓區(qū)目前的7個(gè)防災(zāi)公園中，只有西湖-左海公園為固定防災(zāi)公園，其余為緊急防災(zāi)公園；鼓樓區(qū)各街道防災(zāi)公園可達(dá)性整體上呈現(xiàn)東西高，南北低的空間特征，并表現(xiàn)出 “兩高兩低”的極值空間分布；鼓東街道和華大街道的可達(dá)性高，安泰街道、東街街道和水部街道的可達(dá)性低。

城市應(yīng)急避難場所的避難規(guī)劃建設(shè)是城市自我保護(hù)能力的重要體現(xiàn)。根據(jù)福州鼓樓區(qū) “十三五”規(guī)劃，鼓樓區(qū)未來將定位為改革開放先行區(qū)、現(xiàn)代服務(wù)業(yè)示范區(qū)、閩都文化核心區(qū)和生態(tài)宜居智慧區(qū)[11]。作為綜合性省會(huì)城市的中心區(qū)，鼓樓區(qū)城市應(yīng)急避難場所的合理規(guī)劃關(guān)系到整個(gè)城市綜合防災(zāi)建設(shè)的發(fā)展。結(jié)合研究結(jié)果與鼓樓區(qū)現(xiàn)階段發(fā)展規(guī)劃，發(fā)現(xiàn)其應(yīng)急避難場所體系相對不完善，有諸多短板需要改進(jìn)。

1)鼓樓區(qū)東南部人口與應(yīng)急避難場所供需關(guān)系嚴(yán)重不匹配。其中以南部新城及板橋新城與軟件谷為重點(diǎn)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃、以南郊森林公園為主體的生態(tài)環(huán)境建設(shè)規(guī)劃成為鼓樓區(qū) “十三五”規(guī)劃的重要內(nèi)容。從圖3可以看出，鼓樓區(qū)東南部應(yīng)急避難場所可達(dá)性低，不利于區(qū)域應(yīng)急疏散。針對鼓樓區(qū)東南部公園綠地可達(dá)性較差的現(xiàn)狀，結(jié)合鼓樓區(qū)未來的規(guī)劃方向，應(yīng)在鼓樓區(qū)南部的板橋新城周邊新增公園綠地，提高附近居民點(diǎn)公園綠地可達(dá)性，并結(jié)合研究區(qū)域自然地理優(yōu)勢，規(guī)劃利用鼓樓區(qū)南部濕地空間來新增公園綠地。

2)鼓樓區(qū)應(yīng)急避難場所需加強(qiáng)區(qū)域空間聯(lián)動(dòng)，形成結(jié)構(gòu)合理的應(yīng)急避難場體系。鼓樓區(qū)目前只有西湖-左海公園為固定避難場所，且其毗鄰眾多街道，人口密度大，防災(zāi)避難功能有限。建議在區(qū)域東北處新增加一個(gè)固定避難場所，面積在10 hm2以上，同時(shí)加強(qiáng)區(qū)級最大的應(yīng)急避難場所西湖-左海公園的避難設(shè)施建設(shè)，將其提升為中心避難場所。此外，在狹長的沿河公園綠地建立多點(diǎn)狀的避難點(diǎn)，形成線狀并受西湖左海中心避難場所統(tǒng)一指揮，提升周邊固定避難場所到中心避難場所的交通便捷性，增強(qiáng)公園間的區(qū)域聯(lián)動(dòng)效

3)鼓樓區(qū)應(yīng)急避難場所的規(guī)模結(jié)構(gòu)應(yīng)與區(qū)域人口密度空間的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢相匹配。在現(xiàn)有基礎(chǔ)上堅(jiān)持就近避難原則，并實(shí)現(xiàn)人均避難面積的標(biāo)準(zhǔn)(2 m2)，以保證城市居民在災(zāi)害突發(fā)時(shí)有足夠的避難場地，提升公園整體避難的有效性。另外應(yīng)增加城市公園內(nèi)部的開敞空間面積[12]，注重公園內(nèi)部的虛實(shí)布局與平災(zāi)結(jié)合地利用，制定出合理優(yōu)化的可實(shí)施布局方案。

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Evaluation of Urban Disaster Prevention Park Accessibility in Gulou District，F(xiàn)uzhou city

Zhuang Tingjian1Deng Jieming2，3Lin zishan1Zhang Qian1Hong Tingting1
(1.College of Architecture， Fuzhou University， Fuzhou 350108， Fujian， China；2.Institute of Geographic Sciences and Naural Resources， Beijing 100101， China；3.University of Chinese Academy of Sciences)

Emergency risk prevention is an indispensable function of city parks.At present，the research on the spatial distribution of green spaces in urban parks ismature already，but there is still lack in quantitative analysis of the accessibility of urban emergency prevention parks.Based on the quantitative analysismethod，Gaussian two-step mobile search method was adopted， combining with the spatial distribution of city parks and census data， a spatial data statistical analysis framework was established in GIS structure to evaluate the accessibility of everymain streetof Gulou District in Fuzhou to the emergency prevention green spaces.It was concluded that accessibility to Gudong Street and Huada Street is high while that to Antai Street， Dongjie Street and Shuibu Street is low， and accordingly，the suggestionswere proposed for themodification and improvement.

urban disaster prevention park， Gauss two-step mobile search method， accessibility， Gulou District of Fuzhou City

10.3969/j.issn.1672-4925.2017.05.005

2017-05-09

國家自然科學(xué)基金 “基于量化技術(shù)的閩浙粵城市被動(dòng)式防災(zāi)綠地規(guī)劃設(shè)計(jì)研究”(51408130)；福建省教育廳基金 “基于量化技術(shù)的三明市被動(dòng)式防災(zāi)綠地規(guī)劃設(shè)計(jì)研究”(JA14043)

莊霆堅(jiān) (1994-)，男，在讀研究生，研究方向?yàn)槌鞘幸?guī)劃和園林規(guī)劃，E-mail:469376657＠qq.com

洪婷婷 (1983-)女，博士，副教授，研究方向?yàn)槌鞘芯G地系統(tǒng)規(guī)劃，城市綠地防災(zāi)減災(zāi)，E-mail:fjolive＠qq.com