莊霆堅 鄧捷銘 林紫珊 張 倩 洪婷婷

福州市鼓樓區(qū)公園應急避難可達性評價?

莊霆堅1鄧捷銘2，3林紫珊1張 倩1洪婷婷1

1 福州大學建筑學院 福州 350108 2 中國科學院地理科學與資源研究所 北京 100101 3 中國科學院大學 北京 100049

應急避難是城市公園不可或缺的功能。目前國內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急避險可達性的方法。文章以定量分析的方法——高斯兩步移動搜索法，結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)計分析架構，對福州市鼓樓區(qū)的各主街到應急避難綠地的可達性進行評價，從而得出鼓東街道和華大街道的可達性高，安泰街道、東街街道和水部街道的可達性低的結論，并提出相應的改進建議。

公園應急避難，高斯兩步移動搜索法，可達性，福州市鼓樓區(qū)

城市應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。如何有效結合公園綠地布置應急避難場所，合理規(guī)劃城市公園綠地避難場所的空間，尤其是科學分析城市公園應急避險綠地的可達性，已成為當下研究的熱點。

空間可達性是評價綠地應急避難場所規(guī)劃布局是否合理的重要指標。關于避難綠地可達性的已有研究主要有3種方法:1)最近鄰法[1]，其可達性指標主要用最近綠地的網(wǎng)絡距離來衡量；2)局域法[2]，即統(tǒng)計各區(qū)域的綠地面積進行計算分析，對可達性進行估計；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)域的綠地可達性。前兩種方法均忽略了居民有主動選擇不同避難綠地的權利，籠統(tǒng)地假設居民會選擇最近的綠地；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搜索法對美國亞特蘭大市的綠地可達性進行評估[4]，但之后其應用未見報道。本文嘗試應用高斯兩步移動搜索法進行綠地應急避難可達性研究，并利用GIS的空間數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析功能，結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)的城市公園應急避險綠地可達性進行評估，通過對研究區(qū)域內各主要街道到公園綠地的可達性分析，識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)城市公園應急避險系統(tǒng)的空間優(yōu)化提供科學依據(jù)，并對當前空間綠地研究可達性方法的時效滯后、空間距離表達方面的單一粗略等問題進行改進補充。

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、島嶼災害防治區(qū)，具有發(fā)生中強地震的地質構造背景。據(jù)福州市防震減災專欄記錄，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害之一，對人民的生命財產安全造成了嚴重威脅，防治形勢嚴峻[5]。記錄表明，地震災害主要分布在市區(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、經濟、文化中心和人口集中區(qū)，鼓樓區(qū)城市公園應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個街道、1個鎮(zhèn)[5]，總面積為35.7 km2，2010年常住人口為68.8萬人。

1.2 城市公園應急避難場所現(xiàn)狀

目前，鼓樓區(qū)一共確定了8個綠地應急避難場所，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]到福州市關于 “大西湖”公園規(guī)劃建設的規(guī)定及兩個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公園進行研究。根據(jù)最新國家標準 《防災避難場所設計規(guī)范》[7]，固定防災避難場所平均有效避難面積應在2 m2/人以上，最少不能低于1 m2/人；緊急防災開敞空間內部開敞平整的空間不宜小于其面積的60%，固定防災開敞空間平整的空間不宜小于其面積的70%。按照以上標準，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、結構設施、交通現(xiàn)狀將明顯影響其應急避難功能的發(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)、周邊概況等進行了詳細的調查和整理 (表1)。

表1 福州市鼓樓區(qū)公園應急避難場所場地分析及容量

2 研究方法

2.1 高斯兩步移動搜索法

高斯兩步移動搜索法即分別以供給地(公園)和需求地(街道)為基礎，分兩步計算各街道應急避難場所的可達性。

第一步，對于每一個公園j，給定空間距離閾值d0，形成一個空間作用域；對于落在空間作用域內的每個街道k的人口，利用高斯方程賦以權重，并對加權后的人口相加，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(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，計算方法如公式(2)所示:

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

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

選擇合理的空間距離閾值d0是兩步移動搜索法的關鍵。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限不會超過0.5 h，0.5 h內可到達的距離約為2.5 km，因此本研究取d0為2.5 km。考慮到鼓樓區(qū)以外的公園綠地也將提供應急避難空間，本研究對鼓樓區(qū)邊界向外2.5 km范圍內的2個城市公園進行了評估，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，如若用單個點來表示其中心位置，無法體現(xiàn)帶狀公園的空間服務特性。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。

2.2 克里金空間插值

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

式中:λi為采樣點 Si的權重。

2.3 自然斷點法

運用GIS的自然斷點法(Natural Breaks)對鼓樓區(qū)各街道的應急避難場所可達性的高低行進行分級。自然斷點法根據(jù)數(shù)據(jù)內在關聯(lián)性進行自然分組，通過最優(yōu)化組內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]。現(xiàn)在街道中心點上，要獲得城區(qū)任意位置的公園可達性，需利用局部空間插值法對街道中心點以外的地點進行可達性估計?？死锝鸩逯捣茏畲笙薅鹊乩每臻g取樣所提供的各種信息，考慮待估樣點與鄰近已知樣點的空間關系、鄰近樣點彼此之間的位置關系和已有觀測值的空間自相關特性，保證空間插值的科學合理[9]。

克里金空間插值的原理為:設一區(qū)域內在采樣點位置 Si處的觀測值為 Z(Si)，i＝ 1，2，3，…，n，則在預測點S0的估計值Z(S0)可以通過周圍n

3 結果與分析

3.1 可達性空間分布

圖1 各街道應急避難場所可達性與人口分布情況

結合高斯兩步移動搜索法和克里金空間插值方法，對福州市鼓樓區(qū)各街道的應急避難場所可達性進行計算與分析，得到應急避難場所可達性與人口分布疊加圖(圖1)，圖1中公園可達性的高低以灰度值表達，人口密度以ArcGIS軟件所提供的點密度制圖(Dot Density)來表達。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，各街道應急避難場所可達性呈現(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_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，其中前者可達性分值更高，為典型高值區(qū)；可達性低值區(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，其中前者可達性分值更低，為典型低值區(qū)。

圖2 各街道應急避難場所可達性等級

根據(jù)高斯移動搜索法的公式原理可知，可達性指數(shù)的內涵是人均享有的位于服務范圍內的可避難面積，其耦合了應急避難場所距離、有效避難面積及街道人口密度三者的綜合影響，即一個區(qū)域人口密度越小，距離應急避難場所越近，公園人均有效避難面積越大，可達性越高。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，導致其人均有效避難面積小，可達性低。

3.2 可達性分級分析

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

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

4 結論與討論

本研究基于高斯兩步移動搜索法的原理，結合人口數(shù)據(jù)、防災公園空間分布數(shù)據(jù)，利用GIS的空間數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析技術，對福州市鼓樓區(qū)各街道防災公園的可達性進行了分析，得出如下結論:鼓樓區(qū)目前的7個防災公園中，只有西湖-左海公園為固定防災公園，其余為緊急防災公園；鼓樓區(qū)各街道防災公園可達性整體上呈現(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性高，安泰街道、東街街道和水部街道的可達性低。

城市應急避難場所的避難規(guī)劃建設是城市自我保護能力的重要體現(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]。作為綜合性省會城市的中心區(qū)，鼓樓區(qū)城市應急避難場所的合理規(guī)劃關系到整個城市綜合防災建設的發(fā)展。結合研究結果與鼓樓區(qū)現(xiàn)階段發(fā)展規(guī)劃，發(fā)現(xiàn)其應急避難場所體系相對不完善，有諸多短板需要改進。

1)鼓樓區(qū)東南部人口與應急避難場所供需關系嚴重不匹配。其中以南部新城及板橋新城與軟件谷為重點的經濟發(fā)展規(guī)劃、以南郊森林公園為主體的生態(tài)環(huán)境建設規(guī)劃成為鼓樓區(qū) “十三五”規(guī)劃的重要內容。從圖3可以看出，鼓樓區(qū)東南部應急避難場所可達性低，不利于區(qū)域應急疏散。針對鼓樓區(qū)東南部公園綠地可達性較差的現(xiàn)狀，結合鼓樓區(qū)未來的規(guī)劃方向，應在鼓樓區(qū)南部的板橋新城周邊新增公園綠地，提高附近居民點公園綠地可達性，并結合研究區(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)應急避難場所需加強區(qū)域空間聯(lián)動，形成結構合理的應急避難場體系。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，防災避難功能有限。建議在區(qū)域東北處新增加一個固定避難場所，面積在10 hm2以上，同時加強區(qū)級最大的應急避難場所西湖-左海公園的避難設施建設，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狀的避難點，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，增強公園間的區(qū)域聯(lián)動效

3)鼓樓區(qū)應急避難場所的規(guī)模結構應與區(qū)域人口密度空間的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢相匹配。在現(xiàn)有基礎上堅持就近避難原則，并實現(xiàn)人均避難面積的標準(2 m2)，以保證城市居民在災害突發(fā)時有足夠的避難場地，提升公園整體避難的有效性。另外應增加城市公園內部的開敞空間面積[12]，注重公園內部的虛實布局與平災結合地利用，制定出合理優(yōu)化的可實施布局方案。

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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

國家自然科學基金 “基于量化技術的閩浙粵城市被動式防災綠地規(guī)劃設計研究”(51408130)；福建省教育廳基金 “基于量化技術的三明市被動式防災綠地規(guī)劃設計研究”(JA14043)

莊霆堅 (1994-)，男，在讀研究生，研究方向為城市規(guī)劃和園林規(guī)劃，E-mail:469376657＠qq.com

洪婷婷 (1983-)女，博士，副教授，研究方向為城市綠地系統(tǒng)規(guī)劃，城市綠地防災減災，E-mail:fjolive＠qq.com