基于GIS的区域火灾风险评估及其在城市消防规划中的应用——以福清市中心城区为例

温小鹏

基于GIS的区域火灾风险评估及其在城市消防规划中的应用
——以福清市中心城区为例

温小鹏

(福建省城乡规划设计研究院 福建福州 350008)

通过构建区域火灾风险评估指标体系，利用GIS的空间分析功能对福清市中心城区火灾风险影响因子进行评估，并结合各因子权重，对所有风险因子进行叠加分析，得到城市火灾风险等级图，并基此对该中心城区提出相应的消防安全规划措施。

区域火灾；风险评估；消防规划；GIS

0 引言

随着经济的高速发展和城市化进程的快速推进，现代社会的火灾情况愈加复杂，加上基础设施建设的相对滞后，火灾事故频繁发生，城市火灾风险不断增加，对城市社会和经济的可持续发展带来越来越严重的影响。因此，为了预防和减少城市火灾事故，并为消防部门和城市建设及管理部门在防灾减灾措施方面提供参考，对城市火灾风险进行评估显得十分必要。

地理信息系统(GIS)是一种决策支持系统，其可以对空间数据进行收集、存储、管理、分析、转化、反馈并输出空间信息，同时也可以分析复杂的自然、社会和经济数据。在自然灾害领域，GIS已被广泛应用于灾害模拟、预警、灾害损失评估及应急管理方面[1]。

20世纪末，我国逐步开展了有关火灾风险评估的系统研究。相对建筑火灾风险、企业火灾风险和重大危险源的研究而言，区域火灾风险的研究工作起步较晚，成果有限。

区域火灾风险评估的方法大体可以分为定性分析法、半定量分析法和定量分析法三大类。

引进“量”的概念是进行分析和比较的基础，严格的定量分析应当以基于数理统计方法的事故概率计算和基于火灾动力学的火灾后果为基础，但由于火灾事故数据资料的缺乏以及时间、费用等方面的限制，准确计算火灾事故概率是十分困难的，且在相当场合无法得到这种概率。因此，长期以来火灾风险评估仍以定性分析方法和半定量分析方法为主。

定性分析方法是对分析对象的火灾危险状况进行系统、细致的检查，根据检查结果对其火灾危险性做出大致评价。《城市消防规划规范》中推荐采用定性分析方法，但这种评估方法最大问题在于没有结合现状火灾风险分布情况，对近期规划建设缺乏一定的指导性。

而半定量方法则将对象的危险状况表示为某种形式的分度值，并区分出不同对象的火灾危险程度，这种分度值可以与某种量的经费加以比较，因而可以进行消防费用效益、火灾风险大小等方面的分析。

本文通过构建城市火灾风险评估模型，通过GIS对城市火灾危险进行识别、划分等级并进行标示显示，并对城市火灾风向进行预测，得到城市火灾风险等级分布情况，为消防部门和城市建设及管理部门在城市火灾事故预防和减灾方面提供参考。

1 区域火灾风险评估指标体系

为准确体现评估区域的真实火灾风险水平，使评估结果能为优化消防资源配置和政府管理部门的决策提供精确的参考价值，根据火灾风险类型及其特点，分两级建立评估指标体系[2],如表1所示。

表1 区域火灾风险评估主要指标

基于指标的可获取性、指标在各地块差异性的大小和指标间含义的重叠性等原则及提供规划工作的效率因素，对指标体系进行初步优化，剔除对结果影响较小的因素。

本文选取了规划区功能分区、与消防站的距离、市政消防供水能力、消防重点单位数量、与危险建筑的距离、历史火灾分布密度、人口密度及建筑耐火等级这8个因子作为城市火灾风险评价指标，不同指标变量根据其对火灾的影响程度，被分成5个等级，并利用yaahp层次分析法软件对上述指标进行权重计算，得到各指标权重值如表2所示。

表2 区域火灾风险指标的权重

对各个子分区的评估，火灾风险通过城市实际数据及其相应的权重计算得到。GIS确定火灾风险的模型如式1所示[3]：

FRV=W1×DDB+W2×PUN+W3×FD+W4×CF+W5×DFS+W6×DW+W7×JN+W8×RM

(1)

其中：

FRV—火灾风险的量化指标；

DDB—与危险建筑的距离；

PUN—分区单元内消防重点单位数量；

FD—分区单元内历史火灾分布密度；

CF—规划区功能分区类型；

DFS—与消防站的距离；

DW—市政消防供水能力(与水源的距离)；

JN—建筑耐火等级；

RM—人口密度；

Wi(i=1…8)—为风险指标的权重。

GIS在火灾风险评估过程中，主要利用其空间分析功能，对不同评价指标根据其权重赋值进行叠加分析，从而得到研究区域的风险评估等级图。评估流程如图1所示。

图1 区域火灾风险评估流程图

2 福清市中心城区火灾风险评估

2.1 福清市中心城区各评价指标图

(1)与危险建筑的距离

根据图2所示，颜色越深的区域，分值越大。与危险建筑的距离越近，火灾危险越大。从图2中可以看出，福清市中心城区危险建筑主要分布在融侨经济开发区城西组团、宏路街道国道324沿线、北部洪宽工业区以及老城区。涉及的主要有易燃易爆危险品生产及储存企业、加油(气)站等。

图2 与危险建筑的距离图

(2)消防重点单位数量

图3为福清中心城区消防重点单位数量分布图，颜色越深的区域，消防重点单位分布越多，其火灾危险性越高。从图3中可以看出，消防重点单位主要分布在老城区，主要包括政府办公楼、宾馆酒店、娱乐场所、医院、学校等。

图3 消防重点单位数量

(3)历史火灾分布密度

历史火灾分布密度如图4所示，颜色越深的区域，火灾密度越大，近五年火灾发生的次数越多，火灾危险性也越高。

如图4所示，近五年福清市火灾主要发生在老城区和城西工业组团。其中，老城区火灾多发的原因主要为建筑老旧、三合一场所多、消防救援设施严重缺乏、消防安全布局不合理等；城西工业组团则主要由于工业企业及仓储众多，涉及的危化品众多。

图4 历史火灾分布密度图

(4)建筑耐火等级

如图5所示，颜色越深的区域，对应的建筑物耐火等级越低，火灾风险分值越大。

根据图5所示，福清是中心城区耐火等级相对较低的建筑主要集中在玉屏街道旧街区、龙山街道的老城区以及融侨经济开发区城西组团。其主要包括老旧住宅、城中村老旧建筑以及简易工业厂房。

图5 建筑物耐火等级图

(5)规划区功能分区类型

如图6所示，颜色越深的区域，火灾风险分值越大。根据福清市总体规划用地布局，各研究区域分值依次从大到小分别为商业、居住、工业仓储、公共设施及其他用途区域。

图6 规划区功能分区图

(6)人口密度

图7为福清中心城区人口密度分布图，颜色越深的区域，人口密度越大。福清市人口密度相对较高的区域主要集中在玉屏街道和龙山街道的老城区和西部宏路街道。

图7 人口密度分布图

(7)与消防站的距离

图8 与消防站的距离图

如图8所示，颜色越深的区域，离消防站的距离越远，火灾危险性越高。

现状：福清大部分区域都未做到消防全覆盖，消防站建设严重落后于本地区的经济社会发展。

(8)市政消防供水能力

如图9所示，颜色越浅的区域，市政消防栓供水设施建设越完善，市政消防供水能力越强，火灾危险性越低；反之，其他区域火灾危险性越高。

图9 市政消防供水能力图

2.2 福清市中心城区火灾风险等级图

本文通过GIS空间分析中的图层叠加功能，对上述8个评价指标按照层次分析法得到的指标权重进行了叠加分析，最后得到福清市中心城区火灾风险等级图，如图10所示。颜色越深的区域，火灾危险性越高。

图10 火灾风险等级图

福清中心城区火灾风险相对较高的区域基本集中于玉屏街道旧街区、龙山街道的老城区(清荣大道至江滨路一带)、融侨经济开发区城西组团、宏路街道国道324沿线及北部洪宽工业区。从火灾风险区域分布现状可以看出，火灾高风险区域现状主要为老旧社区、工业集中区和工厂及仓库集中的地块区域。

此外，根据历年发生火灾统计分布情况，火灾风险评估结果基本与历年发生火灾统计分布区域契合。因此，本次涉及的福清市中心城区火灾风险评估结果基本准确，能够作为城市消防规划、建设的科学依据，为火灾事故指挥者确定灭火预案提供基础，同时可以作为城镇综合消防安全管理决策科学化的基础。

2.3 消防安全规划措施

(1)调整和完善城市总体布局，拆除老城区内影响消防安全布局的建筑，彻底改善城区环境：

结合旧城改造，对中心城区特别是玉屏街道和龙山街道老城区存在消防安全隐患的老旧社区进行科学规划。

拆除占用消防车通道、防火间距的违章建筑，开辟消防通道。

(2)改造电气线路，加强用火用电管理：对老旧社区及木屋毗连区的电气线路进行统一改造；

(3)配置必要的消防设施器材；

(4)搬迁市区有易燃易爆危险品仓储的企业或设置足够的安全防护隔离带；

(5)加大对工业企业的安全生产检查；

(6)加快城市消防站的建设步伐，使城市建成区实现消防站全覆盖，提高消防装备水平，增强城市抗御火灾和处置特种灾害事故的能力，逐步形成现代化消防安全保障体系；

(7)加强消防安全宣传教育和培训，提高居民的消防意识。

3 结论

本文通过选取规划区功能分区、与消防站的距离、市政消防供水能力、消防重点单位数量、与危险建筑的距离、历史火灾分布密度、人口密度及建筑物耐火等级为城市火灾风险评价指标，结合yaahp层次分析法软件确定的指标权重，建立了福清市中心城区火灾风险评估模型，并通过GIS叠加分析功能对城市火灾危险进行识别、划分等级并进行标示显示。

该方法将影响城市火灾风险的各个对象的危险状况表示为某种形式的分度值，区分出不同对象的火灾危险程度，并通过叠加分析，对城市火灾风向进行预测并进行标示显示，为消防部门和城市建设及管理部门在城市火灾事故预防和减灾方面提供可靠参考。

利用GIS对城市火灾风险评估，可以充分考虑影响火灾风险的各种因素，使评估结果更接近实际情况，因此，其在城市消防规划中的应用将日益广泛。

[1] 汤国安，杨昕.ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程[M].北京：科学出版社,2012.

[2] 屈波.城市区域火灾风险评估研究[D].重庆：重庆大学，2005.

[3] 周亚飞，刘茂.基于GIS的城市火灾风险评价及其在防灾规划中的应用[J].灾害学，2010,25(S1):258-263.

GIS-based Regional Fire Risk Assessment and Its Application in Urban Fire Planning——Take Fuqing City Center for Example

WENXiaopeng

(Fujian Urban and Rural Planning Design Institute, Fuzhou 350008)

Based on the spatial fire risk assessment index system, this paper evaluates the impact factors of fire risk by using the spatial analysis function of GIS, and combines the weight of each factor to analyze all the risk factors.The urban fire risk level is obtained, which is the urban fire safety planning provide basis and reference.

Regional fire；Risk assessment； Fire planning；GIS

温小鹏(1984.2- )男，工程师。

E-mail:19711591@qq.com

2017-02-08

TU998.1

A

1004-6135(2017)04-0113-05