張 達，古銳瑤，黃天鋒，張廣義，孫 嶄，郭紅宵

(防災科技學院，河北 三河 065201)

0 引言

全球災害頻繁發(fā)生的背景下，城市化速度的不斷加快，使得城市自然災害損失不斷擴大。為了更好提升城市的防災應急能力，提高災后救助效率，盡最大可能減輕災害給城市帶來的經(jīng)濟損失，應急避難場所空間布局優(yōu)化日趨迫切。

應急避難場所的研究較早在國外展開。其主要針對地震[1]等自然災害而建立，研究中較多關注應急避難場所中無家可歸者[2]、毒品問題[3]、居住者健康狀況[4]以及看護問題[5]。2003年北京在元大都遺址公園建成我國第一個應急避難場所，隨著《關于推進地震應急避難場所建設的意見》《地震應急避難場所場址及配套設施國家標準》 (簡稱 《國標》)《國家綜合防災減災規(guī)劃 (2011—2015 年)》等相關法律法規(guī)和國家標準頒布實施，不斷促進應急避難場所的健康發(fā)展。我國學術界圍繞應急避難場所開展了一系列研究。應急避難場所主要分布于中心城區(qū)，通常依托于學校、公園和體育館等基礎設施修建[6—13]。其中，北京、上海、太原等城市為重點研究對象[14—16]。研究內(nèi)容包括應急避難場所的規(guī)劃選址、空間布局、適宜性評價、可達性評價、服務能力與范圍、產(chǎn)品設計、路徑優(yōu)化等[17-27]，應急避難場所應急管理[28]以及抗震設施要求[29]等方面也有涉及。研究的核心內(nèi)容在于探討應急避難場所空間布局的合理性。同時，學者們綜合運用了地理學、災害學、管理學、公共建筑安全等領域學科知識，以“技術研究-規(guī)劃設計-應用研究”為主線，運用地理信息系統(tǒng)軟件的空間數(shù)據(jù)分析方法開展研究。國外應急避難場所建設體系較為完善，相關研究更多關注住居于應急避難場所中人的特點。我國則處于應急避難場所建設的初期，重點關注其空間區(qū)位與建筑標準。研究對象主要集中于中、微觀層面，重點突出城市個體，較少涉及省域范圍內(nèi)宏觀層次城市群體研究。研究內(nèi)容多強調應急避難場所空間布局現(xiàn)狀評價，其背后隱藏的驅動因素研究缺乏。

河北地處我國大陸東部的中心位置，位于環(huán)太平洋構造域、特提斯構造域及古亞洲洋構造域三大構造域的交匯區(qū)域，經(jīng)歷了復雜的構造演化過程，現(xiàn)今在印度洋板塊、歐亞板塊和太平洋板塊的共同作用下，構造活動依然強烈。在京津冀協(xié)同發(fā)展戰(zhàn)略舉措實施后，河北省經(jīng)濟發(fā)展迅速提升，但城市公共安全服務體系發(fā)展尚不夠完善，發(fā)生災害時無法及時提供安全保障，致使災害造成的經(jīng)濟損失逐年上升[30]。本文利用平均最鄰近分析、地理集中指數(shù)、洛倫茲曲線、核密度分析分析方法探究河北省應急避難場所空間分布特征，根據(jù)應急避難場所空間分布的差異性,運用“地理探測器”模型探究其空間分異影響因素，為河北省應急避難場所的持續(xù)健康發(fā)展提供借鑒，為完善提升河北省地震應急能力提供支撐。

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本文涉及應急避難場所數(shù)據(jù)來源于河北省地震局，統(tǒng)計時間截至2017年6月。主要研究對象為市、縣級別應急避難場所，共收集到確切名稱的應急避難場所為451處，主要信息包括應急避難場所名稱、地址和避難容量等。從地理空間數(shù)據(jù)云下載河北省SRTMDEM 90M分辨率原始高程數(shù)據(jù)(包括srtm_59_04、srtm_59_05、srtm_60_04、srtm_60_05四部分)，利用百度地圖開放平臺的坐標拾取器對河北省應急避難場所的經(jīng)緯度進行提取，確定應急避難場所的空間位置。

應急避難場所分布影響因素的指標數(shù)據(jù)中各市GDP、人口密度數(shù)據(jù)來源于2017年《河北省統(tǒng)計年鑒》；“十二五”期間河北省各城市地震烈度來源于2011—2015年《中國自然災害圖集》；政府關注度數(shù)據(jù)來源于河北省各城市政府網(wǎng)站2011—2015年應急避難場所新聞條數(shù)；應急技術保障數(shù)據(jù)來源于河北省生態(tài)環(huán)境廳第二批河北省環(huán)境應急專家?guī)臁?/p>

1.2 研究方法

1.2.1 空間特征分析方法

采用平均最鄰近分析、地理集中指數(shù)、洛倫茲曲線、核密度分析等空間特征分析方法研究河北省空間分布類型、空間分布均衡性以及空間集聚程度。

(1)空間分布類型分析：平均最鄰近是指點間最近距離均值。該分析方法通過比較實際最鄰近距離與理論最鄰近距離來判斷其空間格局。最鄰近指數(shù)R是指實際最鄰近距離與理論最鄰近距離之比，其公式[31]為：

(1)

式中，R代表河北省應急避難場所的最鄰近指數(shù)；r1為實際最鄰近距離；rE為理論最鄰近距離；D為點密度。當R=1時，說明點狀分布為隨機型；R>1時，點狀要素趨于均勻分布；R<1時，點狀要素趨于集聚分布；R=0表示完全集中。

(2)空間分布均衡性分析：地理集中指數(shù)、洛倫茲曲線是表征空間分布均衡性的重要參考指標。通過運用以上兩種指數(shù)對河北省域空間內(nèi)的應急避難場所數(shù)量進行分析，可知其空間分布均衡性[32]。

(2)

式中，G為地理集中指數(shù)；Χi為第i個城市的應急避難場所數(shù)量，T為應急避難場所總數(shù)，n為城市總數(shù)。G的取值范 圍為[0，100]，G值越大，表明應急避難場所分布越集中；G值越小，則表明分布趨于分散。

(3)空間集聚程度分析：核密度估計的方法，對河北省應急避難場所空間分布的集聚性進行可視化。其計算公式如下:

(3)

式中，k為核函數(shù)；h>0，為帶寬；n為研究區(qū)分布的應急避難場所數(shù)，di表示估值點到第i處觀測位置的距離。

1.2.2 空間影響因素分析方法

通過地理探測器分析河北省應急避難場所的空間分布影響因素。地理探測器模型基于空間分異理論,可以有效獲得因子變量和結果變量的相關性。最先運用于健康風險評估領域[33],通過衡量疾病(如死亡率)與可能的風險因子(如地震強度、人口密度、距主要水源距離等)在空間分布上的一致性程度,揭示了汶川地震中5歲以下兒童死亡率與風險因子之間的關系[34]。該模型在城市經(jīng)濟增長評價領域亦有所運用[35]。地理探測器模型主要使用決定力(Power Determinant Value)指標。

影響因子D對應急預案數(shù)量H的決定力大小PD,H定義為[33]:

(4)

2 應急避難場所空間分布特征研究

(1)空間分布類型分析：地理學研究地理事物的空間分布,首先要確定地理事物的區(qū)位類型。地理要素的空間分布有4種基本類型：點狀、線狀、離散以及連續(xù)的。應急避難場所可以視為點狀要素，對其進行空間分布特征研究。對河北省應急避難場所最鄰近分析可知，河北省應急避難場所的最鄰近點指數(shù)為0.21<1,即河北省應急避難場所的空間分布類型為集聚型。

(2)空間分布均衡性分析：通過公式(2)測算，河北省域應急避難場所實際地理集中指數(shù)G=35.72，其平均數(shù)量為451/11=41。其平均數(shù)量大于實際地理集中指數(shù)，說明省域空間內(nèi)避難場所分布接近均勻。

以表1 中累計比例為縱坐標，河北省11個城市為橫坐標繪制得到應急避難場所在省域范圍內(nèi)各城市分布的洛倫茲曲線(圖1)。洛倫茲曲線中可以看出唐山市、張家口市上凸的曲率較大，兩座城市擁有應急避難場所占全省的37.7%，石家莊市、衡水市、滄州市洛倫茲曲線較為平緩，3個城市應急避難場所總量占全省的5.1%。進一步分析可知，河北省應急避難場所在空間分異格局上呈現(xiàn)不均勻分布的特征。

(3)空間集聚程度分析：通過核密度分析獲得應急避難場所核密度分布圖(圖2)。由圖2可知，河北省應急避難場所在空間分布總體上呈現(xiàn)多中心集聚、組團分布格局，張家口市、唐山市、邢臺市和邯鄲市交界處聚集程度較高。

圖1 河北省應急避難場所空間分布洛倫茲曲線Fig.1 Lorentz curve of spatial distribution of emergency shelters in Hebei Province

表1 河北省應急避難場所空間分布

3 應急避難場所空間分異格局影響因素分析

3.1 應急避難場所空間分異格局影響因素指標探析

應急避難場所建立的主要目的是在地震災害風險區(qū)保障人民群眾的生命安全及避免不必要的經(jīng)濟財產(chǎn)損失，其區(qū)位選址勢必考慮眾多因素。趙來軍[36]認為人口分布、區(qū)位交通、環(huán)境安全等因素影響應急避難場所的空間布局。陳志芬[37]利用有偏好模型對北京市進行實證研究得出自然因素和公眾意愿是應急避難場所選址的重要依據(jù)。同時，地區(qū)政府應急管理關注程度、應急保障技術投入將影響地區(qū)應急避難場所的數(shù)量規(guī)模。綜合以上考慮，筆者認為應急避難場所空間差異性源于以行政區(qū)劃單位為基礎的經(jīng)濟實力、人口密度、應急技術保障、政府應急行政關注程度以及以自然地理單元為基礎的地震風險等級五個方面因素?？紤]影響因素的全面性以及數(shù)據(jù)的可獲取性，經(jīng)濟影響因素采用各市GDP來表征；人口的影響因素用各城市人口密度來表征；地震風險等級用各市地震基本烈度來表征；政府應急行政關注程度用各市政府發(fā)布的關于應急避難場所信息數(shù)量來表征；應急技術保障因素采用各市應急管理專家數(shù)量來表征。統(tǒng)計整理影響因子情況見表2。

圖2 河北省應急避難場所核密度分析示意圖Fig.2 Schematic diagram of nuclear density analysis of emergency shelters in Hebei Province

表2 河北省應急避難場所空間分異影響因素統(tǒng)計

3.2 地理探測器分析

本研究選取X1:GDP(億元)(2016 年),X2:人口密度(人/m2)(2016 年),X3:地震災害風險等級 (十二五期間)，X4:政府關注度(條)(2011—2015年),X5:應急技術保障層次(人)(截止 2016 年),使用地理探測器進行影響因子探測,探究河北省應急避難場所空間布局影響要素的影響力。探測某因子X多大程度上解釋了屬性Y的空間分異,用q值度量，見表2、表3。

表3 河北省應急避難場所空間分異風險因子探測結果

由表3可知，應急避難場所的數(shù)量與經(jīng)濟實力、人口密度、地震風險等級、政府行政應急執(zhí)行和應急技術保障能力均有不同程度的相關性。其中，政府關注度、地震風險等級與人口密度對于應急避難場所的數(shù)量具有較大的影響，而經(jīng)濟實力與應急技術保障能力影響力甚微。

應急避難場所具有公益性特征，投入主體為政府部門，其數(shù)量差異跟省域各地政府部門的關注程度具有較大的關聯(lián)性。其次，政府施政需要一定的參考依據(jù)，地震災害風險等級以及人口狀況是應急避難場所分布的主要參考依據(jù)。

由此可見，在我國應急管理建設的初期階段，政府行為是主導因素，自然災害的地理屬性影響力相對較弱。隨著我國應急管理水平的提高，自然災害地理屬性影響力將會逐漸提高，地震的潛在風險將作為應急避難場所空間布局的主要推動機制。為進一步探究應急避難場所布局的深層機理，對其與斷裂帶分布相關性現(xiàn)狀進行緩沖區(qū)分析，為將來應急避難場所空間分布演化取向做出判斷。

3.3 斷裂帶緩沖區(qū)對應急避難場所空間分布的影響機理

河北省位于華北地震區(qū)，唐山市、邢臺市、張家口市等都在華北地震區(qū)中。省內(nèi)斷裂多為隱狀斷裂，主要分為三條較大斷裂：太行山山前斷裂、邢臺-唐山深斷裂和滄東斷裂，小斷裂帶達幾十條，斷裂分布十分密集。選取其中部分較大斷裂帶，將斷裂帶矢量數(shù)據(jù)進行多級緩沖區(qū)分析，參考前人研究[38]。以10 000m作為斷裂帶的起始緩沖半徑，然后以5 000m為一個梯度逐漸增加緩沖半徑。在距斷裂帶不同距離下進行緩沖區(qū)分析，將得到的緩沖區(qū)關聯(lián)到應急避難場所點，提取出不同斷距下應急避難場所分布情況(圖3)。進行到30 000m時，發(fā)現(xiàn)大部分應急避難場所點在緩沖半徑為30 000m范圍以內(nèi)，繼續(xù)增加緩沖半徑至40 000m時，緩沖區(qū)內(nèi)應急避難場所變化不大，考慮到剩下的數(shù)據(jù)對結果影響不大。因此，直接統(tǒng)計以5 000m遞增半徑的7級多級緩沖區(qū)(表4)。

表4 離斷裂帶不同距離下應急避難場所分布情況

由圖3和表4可知，超過50%的應急避難場所分布在斷裂帶緩沖區(qū)10 000m以內(nèi)，99.01%的應急避難場所分布在斷裂帶緩沖區(qū)25 000m以內(nèi)。由此可見，應急避難場所空間分異與斷裂帶的分布有著緊密的聯(lián)系，應急避難場所的分布數(shù)量隨著離斷裂帶距離的增大急劇減少，這與斷裂帶附近發(fā)生地震等自然災害的幾率大小有關。

圖3 河北省應急避難場所緩沖區(qū)分析Fig.3 Buffer zone analysis of emergency shelters in Hebei Province

基于空間地理屬性的地震災害風險在應急避難場所是配置中應具有重要影響力，進一步說明在政府主導下的區(qū)域內(nèi)地震應急應該是“地理風險導向”，需要超越以行政區(qū)劃單位為基礎的經(jīng)濟實力、人口密度、應急技術保障等因素。

4 結論與建議

通過對河北省應急避難場所空間分布特征進行分析，運用地理探測器對影響應急避難場所空間布局的因素進行了探究，得到以下結論：

(1)河北省應急避難場所的空間分布類型為集聚型，空間分布上呈不均勻分布的特征。空間分異格局總體上呈現(xiàn)多中心集聚、組團分布格局，張家口市、唐山市、邢臺市和邯鄲市交界處聚集程度最高。

(2)政府關注度、地震風險等級與人口密度對于應急避難場所的數(shù)量、空間分布等具有較高的影響，經(jīng)濟實力與應急技術保障能力影響力甚微。緩沖區(qū)分析進一步證實，我國應急管理建設的初期階段，政府行為是主導因素，地震應急管理是政府主導下的區(qū)域“地理風險導向”。

為進一步科學規(guī)劃我國應急管理體系建設的方向，提升政府地震應急管理水平，建議考慮應急避難場所建立的公益性，政府需提高對其關注程度。首先，在適宜性評價的基礎上，突出應急避難場所布局的不均衡性，科學論證重點區(qū)域布局問題。其次，進一步加強活斷層探測，確定城市活斷層的精準數(shù)據(jù)，從而為應急避難場所地理的精準布局提供科學依據(jù)。再之，貫徹“全災種、大應急”的思維，將應急避難場所的空間布局進一步優(yōu)化，并不斷完善其多種應急功能。同時，考慮政府應急信息傳播鏈，利用互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、智能輔助決策的新技術，在應急管理相關信息化系統(tǒng)中推進應急避難場所布局規(guī)劃研究。相關部門需進一步加大應急避難場所的建設，繼續(xù)增加地震應急教育與培訓投入，尤其是對應急專業(yè)技術人才儲備。最后，考慮服務于京津冀一體化的重大國家發(fā)展戰(zhàn)略，應考慮跨區(qū)域的應急避難場所布局空間優(yōu)化策略。綜上所述，本文對應急避難場所的空間布局及其影響因素進行了初步的探討，但未考慮應急避難場所分等級、分類情況以及其空間布局因素中公眾的意愿數(shù)據(jù)采集。