基于地理信息系統(tǒng)的社區(qū)居民避震疏散區(qū)劃方法及應(yīng)用研究

1、胡星,,基于GIS 的社區(qū)居民避震疏散區(qū)劃方法及應(yīng)用,主要內(nèi)容,背景建立GIS 社區(qū)避震疏散區(qū)劃方法實(shí)例研究,背景,全球每年在地震等突發(fā)災(zāi)害事件中因疏散混亂無(wú)序造成了大量人員傷亡，如1995 年日本阪神地震災(zāi)害和2010 年發(fā)生的海地地震災(zāi)害等。當(dāng)前國(guó)內(nèi)外防震避難理論研究主要探討區(qū)域和城市等大中尺度，而針對(duì)基層單元如社區(qū)(街道)的研究明顯缺乏。在堅(jiān)持預(yù)防為主、以人為本的防災(zāi)基本原則下，合理的災(zāi)前避震疏散區(qū)劃是保證受災(zāi)人群安全

2、快速地疏散轉(zhuǎn)移的重要措施。,建立GIS 社區(qū)避震疏散區(qū)劃方法,應(yīng)急避難需求分析避難空間可達(dá)性研究設(shè)施容量約束下避難歸屬研究,建立GIS 社區(qū)避震疏散區(qū)劃方法,一.應(yīng)急避難需求分析(1)提出以下假設(shè):1)人群集中分布于居住區(qū)內(nèi)，考慮破壞性地震尚未對(duì)地面產(chǎn)生破壞前的較短時(shí)間內(nèi)的人員的疏散情況.2)居民在管理人員的引導(dǎo)下采用步行方式避難，指定疏散路徑和避難場(chǎng)所，不考慮震災(zāi)造成的路段阻塞及交通流對(duì)人群疏散速度的影響.3)以居

3、民樓為最小疏散單元，地震發(fā)生時(shí)社區(qū)居民都位于樓內(nèi)，各棟居民樓的出口處作為人群聚集點(diǎn)和疏散起點(diǎn)。4) 建立路網(wǎng)與臨近的避難所出入口連接關(guān)系。,建立GIS 社區(qū)避震疏散區(qū)劃方法,（2）通過(guò)航片本影測(cè)算及實(shí)地調(diào)查的方法獲取居住面積信息，結(jié)合社區(qū)人口統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)獲取應(yīng)急避難需求空間分布信息，基于ArcGIS9實(shí)現(xiàn)研究區(qū)內(nèi)所有居住單元人口容納數(shù)估算和空間可視化,建立GIS 社區(qū)避震疏散區(qū)劃方法,二.避難空間可達(dá)性研究 人群疏散過(guò)程研

4、究中最佳路徑的選擇是避難空間可達(dá)性研究的重要內(nèi)容,本研究選擇道路網(wǎng)絡(luò)和避難場(chǎng)所的出入口作為測(cè)算避難需求點(diǎn)與歸屬地之間距 離成本的基礎(chǔ)參數(shù),方法如下：(1)將社區(qū)居民點(diǎn)、道路網(wǎng)絡(luò)、避難場(chǎng)所的矢量數(shù)據(jù)集構(gòu)建空間幾何網(wǎng)絡(luò)(2)計(jì)算最短疏散路徑成本(3)分析疏散半徑R 范圍內(nèi)各避難需求可達(dá)的避難歸屬點(diǎn)集，在保證所有居民點(diǎn)單歸屬情景下，統(tǒng)計(jì)各避難場(chǎng)所在R 距離內(nèi)的居民點(diǎn)個(gè)數(shù)，以此確定滿足避難服務(wù)覆蓋全區(qū)的最佳服務(wù)半徑,建立GIS 社

5、區(qū)避震疏散區(qū)劃方法,三.設(shè)施容量約束下避難歸屬研究 以可容納及避難歸屬單一為約束條件，以避難服務(wù)覆蓋人數(shù)最大化為目標(biāo)建立疏散區(qū)劃方程，確定每個(gè)疏散單元的避難歸屬。方程如下:,建立GIS 社區(qū)避震疏散區(qū)劃方法,其中 : 表示避難需求點(diǎn) 的人口數(shù) : 表示避難場(chǎng)所人口容量 : 表示需求點(diǎn) 與避難場(chǎng)所 的歸屬關(guān)系 :

6、 避難不歸屬,實(shí)例研究,以上海陸家嘴街道為例1.數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 以2006 年航空影像數(shù)據(jù)為依托，利用軟ERDAS8 提取道路網(wǎng)絡(luò)、開(kāi)放空間、居住區(qū)空間屬性信息。此外，通過(guò)查閱上海浦東新區(qū)統(tǒng)計(jì)年鑒和實(shí)地調(diào)查，獲取2006 年該街道人口、居住區(qū)樓層數(shù)以及開(kāi)放空間出入口位置信息。經(jīng)投影轉(zhuǎn)換和坐標(biāo)統(tǒng)一，將上述數(shù)據(jù)集成于ArcGIS9環(huán)境下，并應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)分析模塊(Network Analysis) 構(gòu)建道路幾何網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集，并建立其與開(kāi)

7、放空間、入口之間的拓?fù)潢P(guān)系。(下圖為陸家嘴街道2006 年航空影像(左)和基礎(chǔ)地理信息提取(右))。,實(shí)例研究,實(shí)例研究,2.需求分析1） 基于ArcGIS9實(shí)現(xiàn)研究區(qū)內(nèi)所有居住單元人口容納數(shù)估算和空間可視化。如下圖（陸家嘴街道居住人口分布）,實(shí)例研究,實(shí)例研究,2）避難空間可達(dá)性分析 基于ArcGIS9網(wǎng)絡(luò)分析模塊，以開(kāi)放空間的出入口作為出發(fā)點(diǎn)、R（500、1000m）為半徑，分別進(jìn)行單個(gè)和所有避難場(chǎng)所的服務(wù)域分析（

8、下面兩個(gè)圖分別是R=500和R=1000的避難服務(wù)域分析圖）。由圖可知)，可見(jiàn)R = 1 000 m時(shí)避難服務(wù)覆蓋整個(gè)研究區(qū)，1000m為最佳服務(wù)半徑。,實(shí)例研究,實(shí)例研究,實(shí)例研究,3）避難歸屬分析 根據(jù)距離優(yōu)先原則進(jìn)行居民點(diǎn)疏散歸屬分析（如下圖）可知，一些避難場(chǎng)所所能提供的疏散空間大于其服務(wù)域范圍內(nèi)的疏散需求，而另一些避難場(chǎng)所的有效疏散空間不能滿足其服務(wù)域范圍內(nèi)的疏散需求，這使一部分居民點(diǎn)不能疏散到距其最近的避難場(chǎng)所