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)劃方法及應用主要內容背景建立GIS 社區(qū)避震疏散區(qū)劃方法實例研究背景全球每年在地震等突發(fā)災害事件中因疏散混亂無序造成了大量人員傷亡，如1995 年日本阪神地震災害和2010 年發(fā)生的海地地震災害等。當前國內外防震避難理論研究主要探討區(qū)域和城市等大中尺度，而針對基層單元如社區(qū)(街道)的研究明顯缺乏。在堅持預防為主、以人為本的防災基本原則下，合理的災前避震疏散區(qū)劃是保證受災人群安全快速地疏散轉移的重要措施。建立GIS 社區(qū)避震疏散區(qū)劃方法應急避難需求分析避難空間可達性研究設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.應急避難需求分析(1)提出

2、以下假設:1)人群集中分布于居住區(qū)內，考慮破壞性地震尚未對地面產生破壞前的較短時間內的人員的疏散情況.2)居民在管理人員的引導下采用步行方式避難，指定疏散路徑和避難場所，不考慮震災造成的路段阻塞及交通流對人群疏散速度的影響.3)以居民樓為最小疏散單元，地震發(fā)生時社區(qū)居民都位于樓內，各棟居民樓的出口處作為人群聚集點和疏散起點。4) 建立路網與臨近的避難所出入口連接關系。建立GIS 社區(qū)避震疏散區(qū)劃方法（2）通過航片本影測算及實地調查的方法獲取居住面積信息，結合社區(qū)人口統(tǒng)計數據獲取應急避難需求空間分布信息，基于ArcGIS9實現研究區(qū)內所有居住單元人口容納數估算和空間可視化建立GIS 社區(qū)避震疏散

3、區(qū)劃方法二.避難空間可達性研究 人群疏散過程研究中最佳路徑的選擇是避難空間可達性研究的重要內容,本研究選擇道路網絡和避難場所的出入口作為測算避難需求點與歸屬地之間距 離成本的基礎參數,方法如下：(1)將社區(qū)居民點、道路網絡、避難場所的矢量數據集構建空間幾何網絡(2)計算最短疏散路徑成本(3)分析疏散半徑R 范圍內各避難需求可達的避難歸屬點集，在保證所有居民點單歸屬情景下，統(tǒng)計各避難場所在R 距離內的居民點個數，以此確定滿足避難服務覆蓋全區(qū)的最佳服務半徑建立GIS 社區(qū)避震疏散區(qū)劃方法三.設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，以避難服務覆蓋人數最大化為目標建立疏散區(qū)劃方程

4、，確定每個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 的人口數 : 表示避難場所人口容量 : 表示需求點 與避難場所 的歸屬關系 : 避難不歸屬實例研究以上海陸家嘴街道為例1.數據準備 以2006 年航空影像數據為依托，利用軟ERDAS8 提取道路網絡、開放空間、居住區(qū)空間屬性信息。此外，通過查閱上海浦東新區(qū)統(tǒng)計年鑒和實地調查，獲取2006 年該街道人口、居住區(qū)樓層數以及開放空間出入口位置信息。經投影轉換和坐標統(tǒng)一，將上述數據集成于ArcGIS9環(huán)境下，并應用網絡分析模塊(Network Analysis) 構建道路幾何網絡數據集，并建立其與開放空間

5、、入口之間的拓撲關系。(下圖為陸家嘴街道2006 年航空影像(左)和基礎地理信息提取(右)。實例研究實例研究2.需求分析1） 基于ArcGIS9實現研究區(qū)內所有居住單元人口容納數估算和空間可視化。如下圖（陸家嘴街道居住人口分布）實例研究實例研究2）避難空間可達性分析 基于ArcGIS9網絡分析模塊，以開放空間的出入口作為出發(fā)點、R（500、1000m）為半徑，分別進行單個和所有避難場所的服務域分析（下面兩個圖分別是R=500和R=1000的避難服務域分析圖）。由圖可知)，可見R = 1 000 m時避難服務覆蓋整個研究區(qū)，1000m為最佳服務半徑。實例研究實例研究實例研究3）避難歸屬分析 根據距離優(yōu)先原則進行居民點疏散歸屬分析（如下圖）可知，一些避難場所所能提供的疏散空間大于其服務域范圍內的疏散需求，而另一些避難場所的有效疏散空間不能滿足其服務域范圍內的疏散需求，這使一部分居民點不能疏散到距其最近的避難場所。實例研究實例研究對上圖 結果重新進行歸屬分析，結果下圖所示。優(yōu)化后的居民避難