毛煒青，夏蘭芳

(上海市測繪院，上海 200063)

當(dāng)前城市出現(xiàn)的諸多災(zāi)害問題，其本質(zhì)上是城市空間韌性偏弱導(dǎo)致的災(zāi)害對于空間的破壞。根據(jù)相關(guān)空間分析理論，影響城市韌性的空間要素包括城市用地功能布局要素、道路系統(tǒng)要素、公共空間要素、建筑要素、基礎(chǔ)設(shè)施要素等。全國地理國情普查監(jiān)測成果數(shù)據(jù)包含影響城市韌性的地形地貌、道路交通、土地利用、城市布局與發(fā)展等相關(guān)數(shù)據(jù)[1]。因此本文充分利用已有地理國情普查監(jiān)測成果數(shù)據(jù)，對影響城市韌性的空間要素進(jìn)行宏觀性、整體性、綜合性的評價(jià)，研究城市韌性評估方法，為韌性城市的建設(shè)提供技術(shù)支撐。

1 研究框架

本文的研究框架如圖1所示。首先研究分析影響城市韌性的自然和人文要素，基于地理國情市情普查監(jiān)測成果數(shù)據(jù)和作者所在單位已有的多源實(shí)測精確的地理信息大數(shù)據(jù)，建立城市空間韌性數(shù)據(jù)庫。然后，利用綜合利用GIS技術(shù)、遙感信息處理技術(shù)、空間數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)等，從空間維度對當(dāng)前城市韌性進(jìn)行宏觀性、整體性、綜合性的評價(jià)。最后，通過多時(shí)相DSM、地理實(shí)體的差分計(jì)算，從時(shí)間維度上監(jiān)測影響城市韌性地理要素變化情況。

2 研究內(nèi)容

2.1 多源異構(gòu)地理空間數(shù)據(jù)大融合，建立城市空間韌性數(shù)據(jù)庫

本文首先對城市韌性監(jiān)測需要用到的數(shù)據(jù)進(jìn)行了梳理[2-4]，利用GIS相關(guān)技術(shù)，包括坐標(biāo)變換、統(tǒng)一坐標(biāo)系及結(jié)構(gòu)映射等方法，將多源異構(gòu)的各種地理空間數(shù)據(jù)進(jìn)行了基于空間位置的融合，建立了城市韌性空間數(shù)據(jù)庫，以滿足城市韌性評估對基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的需求。城市韌性空間數(shù)據(jù)庫具體包括：①城市基礎(chǔ)地理信息框架數(shù)據(jù)；②地理國情數(shù)據(jù)和市情專項(xiàng)數(shù)據(jù)；③無人機(jī)獲取的影像數(shù)據(jù)；④基礎(chǔ)影像數(shù)據(jù)和DSM數(shù)據(jù)；⑤地名地址數(shù)據(jù)；⑥POI數(shù)據(jù)。

2.2 基于地理編碼與多重語義分析的地址匹配技術(shù)

本文在傳統(tǒng)地址匹配算法的基礎(chǔ)上[5]，加入了自然語言處理的方法，提出了基于語義分析的地址匹配技術(shù)路線，可以快速為公共領(lǐng)域的城市安全預(yù)測定制地址匹配方案，建立空間地理位置與城市防災(zāi)減災(zāi)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)間的空間掛接，提供在統(tǒng)一的地理參考框架下建立應(yīng)急預(yù)案的可能性，提升城市韌性。利用地理國情數(shù)據(jù)和相關(guān)專題數(shù)據(jù)，在統(tǒng)一的地理框架下，實(shí)現(xiàn)了專題數(shù)據(jù)與地理空間數(shù)據(jù)的空間掛接，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了基于空間位置的空間分析，包括鄰近分析、影響區(qū)域分析等，為相關(guān)行業(yè)提供應(yīng)急管理服務(wù)，提升了城市韌性。

2.3 基于地理市情的城市基礎(chǔ)韌性研究

上海作為全國最大的經(jīng)濟(jì)中心，由于人口、經(jīng)濟(jì)要素密集，以及特定的地理位置，其高敏感性和低適應(yīng)性顯得尤為突出，同等強(qiáng)度的城市災(zāi)害在特大城市的破壞力和影響力將遠(yuǎn)大于中小城市。本文以上海市為例，基于地理國情市情普查成果數(shù)據(jù)[6-7]，對城市基礎(chǔ)韌性進(jìn)行了分析評估。資料顯示，上海未來可能產(chǎn)生的城市風(fēng)險(xiǎn)及時(shí)空影響特征見表1[8]?？梢娮匀粸?zāi)害、資源供給型災(zāi)害和設(shè)施老化型災(zāi)害為上海韌性城市建設(shè)過程中風(fēng)險(xiǎn)防范的重要方向。

本文針對表1中所列雨洪災(zāi)害和環(huán)境污染進(jìn)行上海城市脆弱性試驗(yàn)性評估。如圖2所示，基于城市韌性數(shù)據(jù)庫中高精度DEM數(shù)據(jù)與城市下墊面數(shù)據(jù)，構(gòu)建了城市雨洪脆弱性評估模型，在此基礎(chǔ)上，如對接氣象實(shí)況監(jiān)測與預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，可實(shí)現(xiàn)城市積澇風(fēng)險(xiǎn)的動態(tài)預(yù)警。如圖3所示，基于城市韌性數(shù)據(jù)庫中的水體數(shù)據(jù)，采用多光譜解譯等先進(jìn)測繪技術(shù)手段，掌握了上海市域范圍內(nèi)黑臭河道分布情況，從而可以對城市水體脆弱度進(jìn)行評估。

表1 上海未來可能面臨的城市風(fēng)險(xiǎn)及其時(shí)空影響特征

2.4 基于地理市情的城市韌性專項(xiàng)監(jiān)測——以城市高危倉儲分布和監(jiān)測方法研究為例

重大危險(xiǎn)源動態(tài)監(jiān)管是城市安全管理的重要基礎(chǔ)工作[9]。本文對上海市域范圍內(nèi)高危倉儲的位置、性質(zhì)和儲量進(jìn)行監(jiān)控，將倉儲企業(yè)與周邊居住區(qū)、醫(yī)院、學(xué)校等不同類型的敏感源建立敏感源模型，對倉儲企業(yè)的危險(xiǎn)等級進(jìn)行動態(tài)評估[10]。圖4所示為上海市市域范圍內(nèi)的危險(xiǎn)源總體分布情況，圖5所示為根據(jù)倉儲企業(yè)性質(zhì)規(guī)模倉儲內(nèi)容的不同，同周邊居住區(qū)、醫(yī)院、學(xué)校、商圈等不同類型的敏感源建立模型，從而對倉儲企業(yè)的危險(xiǎn)等級進(jìn)行動態(tài)評估。

主要的重大危險(xiǎn)源包括固定場所的重大危險(xiǎn)源及危化品運(yùn)輸車輛等。該方法如果與固定場所實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行連接，可以將固定場所的重大危險(xiǎn)源實(shí)時(shí)展現(xiàn)于電子地圖中，方便用戶了解危險(xiǎn)源的地理位置、周圍環(huán)境及實(shí)時(shí)監(jiān)控信息。如果與?；愤\(yùn)輸車輛的GPS、GPRS等信息連接，可以實(shí)現(xiàn)對危

化品運(yùn)輸車輛定位與跟蹤、車輛調(diào)度與控制、車輛事故求助于報(bào)警、車輛軌跡顯示與回放等,從而為預(yù)防與控制重大危險(xiǎn)源危害，以及重大危險(xiǎn)源事故應(yīng)急救援提供重要的決策信息和技術(shù)支持。

2.5 基于多時(shí)相地理市情的城市韌性時(shí)空變化監(jiān)測研究

如圖6所示，本文利用多時(shí)相遙感數(shù)據(jù)和DSM數(shù)據(jù)等，經(jīng)過遙感信息解譯技術(shù)與DSM差分技術(shù)相結(jié)合的地理市情監(jiān)測技術(shù)，動態(tài)監(jiān)測韌性城市生態(tài)、基礎(chǔ)設(shè)施環(huán)境的變化，對城市構(gòu)(建)筑物、水環(huán)境、土地利用、地面沉降等進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的變化監(jiān)測，從而有效支撐城市韌性的評估與分析。例如，水體影響整個(gè)城市的蓄水功能，本文充分利用了不同時(shí)間段的高分辨率遙感影像[11]，快速發(fā)現(xiàn)城市水體的變化，如圖7所示，對影響城市韌性的水體因素實(shí)現(xiàn)了動態(tài)監(jiān)測。城市違法搭建存在嚴(yán)重的安全隱患，影響城市韌性，本文利用遙感影像、DSM、房屋建筑成果數(shù)據(jù)，快速發(fā)現(xiàn)疑似違法土地利用及違章搭建，如圖8所示。

3 結(jié) 語

城市作為最復(fù)雜的社會生態(tài)系統(tǒng)，不可能完全避免災(zāi)害的發(fā)生，為應(yīng)對有可能的城市安全問題，提升嘗試防災(zāi)減災(zāi)能力，必須對城市韌性進(jìn)行評估。地理國情市情普查監(jiān)測成果數(shù)據(jù)基于統(tǒng)一的地理空間參考框架，為城市地理空間韌性評估提供統(tǒng)一的“底圖”“底板”。本文基于地理國情市情普查成果數(shù)據(jù)和作者所在單位已有的高質(zhì)量的測繪地理信息數(shù)據(jù)，從空間維度對城市地理空間韌性進(jìn)行了基礎(chǔ)監(jiān)測和專項(xiàng)監(jiān)測；并利用多時(shí)相的遙感影像，從時(shí)間維度對不同時(shí)期的城市韌性進(jìn)行了變化監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)了城市地理空間的時(shí)空聯(lián)動變化監(jiān)測，提升了地理信息服務(wù)韌性城市建設(shè)的能力。在接下來的工作當(dāng)中，可以融合更多的專題數(shù)據(jù)，與已有的地理國情市情普查成果數(shù)據(jù)進(jìn)行空間融合后，服務(wù)于韌性城市建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域。