基于GIS分析的城市地下空间资源评估技术浅析

高明

（上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海市 200092）

0 引言

城市地下空间作为城市空间资源的重要组成，在扩大城市空间容量上的优势与潜力显著，充分利用地下空间资源，实现地上、地下的立体化、集约化发展，是现阶段各城市的必然选择。

城市地下空间开发选址一般会选择城市中心或副中心，或者凭靠开发商的主观判断，选择其认为合理的可盈利区域。随着地下空间开发的完成，国内较多三四线城市出现了地下空间客流较少、无人问津，甚至被废弃等现象。GIS模型可在地下空间的选址阶段集合多种不同因素的叠合考虑，对全市的地下空间质量进行评估，最终大致框定各方面均相对较优的区域，为地下空间选址建设提供一定的技术支撑。

1 技术思路

R.Monnikholf提出了专门针对地下空间开发适宜性评价的多层次指标体系[1]，该体系包括地质构造、地下水、人居环境等自然和社会指标，有很强的借鉴指导意义[2]。我国地下空间开发利用在改革开放后逐渐进入快车道，但至今尚未对地下空间的质量评价有统一的计算、统计方法。

地下空间质量综合评价系统应是一套多维度、多因子、综合性的复杂系统，应针对不同地下使用性质先进行分类评价，评价应涉及建设的难度和价值两个方面，在单一使用性质评价后，再进行综合，得到综合的质量评定。具体可分为以下几个步骤：

（1）确定评价方面。根据城市的实际需求，确定需要评价的地下空间使用性质。

（2）因子选取。根据已确定的评价方面，针对每个不同的方面从建设难度和建设价值两方面确定需采用的因子。

（3）因子赋值。根据已经确定好的因子，对不同地块的优劣情况进行无量纲赋值处理。

（4）因子权重确定。在确定赋值后，对各评价因子的权重进行确定。在不同的地下空间使用性质中，权重的确定应各有侧重。

（5）小区划分。确定因子取值及权重后，对全市进行小区划分。小区划分时，应保证各小区内在本次评价中所有的因子取值保持一致。

（6）模型公式确定。将各因子通过一个模型进行整合，整合后可以得到在当前地下空间使用性质中每个地块的评价结果。

（7）资源评估计算。将各用地性质叠加，得到总体的地下空间资源评估情况。

2 具体方法

2.1 评价方面确定

首先确定需要评价城市的地下空间使用性质。一般会包括商业及公共空间、交通空间（不含停车）、停车空间、市政设施空间、人防空间等。

2.2 因子选取及赋值

2.2.1 开发难度评价

（1）工程地质因子。表征工程地质条件，包括土层均匀性、软土厚度分布、砂粉土厚度及砂土液化等。

（2）地质灾害因子。地质稳定情况，包括自然造成的地质灾害和人为造成的地质灾害。自然造成的地质灾害包括断裂层、地震等；人工造成的地质灾害主要包括过往工程造成事故等情况而带来的不可逆的地质问题。

（3）地质地貌因子。包括地面标高、地面坡度、坡向等[3]。

（4）水文地质因子。包括地下水位、地下水腐蚀性、含水层渗透性及单位涌水量等[4]。

（5）历史文保因子。对地面以上的文物保护建筑及地下已探明的地下保护古迹等区域，若需要利用其地下空间，则应进行专题深入研究。

（6）建设状态因子。地面已经有较成熟的连片开发的建筑，应降低新增其地下空间的规划，可对原开发中的地下空间予以保留。

（7）地表水体因子。地表河流、湖泊等，其对地下空间的开发会存在一定的影响。

（8）环境制约因子。在一些生态敏感区，需要考虑环境制约因子的影响。

（9）建设制约因子。因其他原因导致区内建设存在制约的。如地下资源所在（如油田等）或上位规划划定的保护区限制。

2.2.2 开发价值评价

（1）空间区位因子。结合城市总体规划、城市发展主要方向、城市中心分布等，明确区位条件。临近各级中心或轴线上的地块，适宜高强度开发，因此其地下空间的需求会较大。

（2）用地性质因子。城市不同用地的功能对地下空间的需求不尽相同，如商业、金融、办公等用地对于地下空间需求较为强烈，也最为适宜开发地下空间，配置相应的地下停车设施的同时也会引入地下商业配套等设施；居住用地对于地下空间的开发主要为停车设施为主，开发需求相对较高；文娱广场体育等用地对于地下空间的需求相对前两者较低；而工业仓储物流等用地除非一些较为特殊的情况（如地下仓储、人防需求等），一般对于地下空间开发的需求较低。

（3）建设强度因子。在高强度开发区域进行地下空间开发将更好地与地面相结合，充分利用城市土地资源，提高城市空间环境质量。

（4）人口密度因子。人口密度是综合表征城市空间及其他资源紧张程度的一个重要指标，也决定了进行条件改善的需求强度[5]。

（5）交通条件因子。城市交通枢纽、地铁、可达性较高的区域对于地上的使用较多，人气较旺，有开发地下空间弥补地面空间的需求。

（6）地面地价因子。土地价格与土地资源的紧缺程度密切相关，综合反映了土地资源的使用价值和附加价值。在地价越高的情况下，地下空间开发的价值则越大。

2.3 因子权重确定

分析地下空间质量评估时，针对不同城市选取各地下空间使用性质的评价因子，上述两大类15项因子并非每项均必须采用。根据不同地下空间使用性质，对选取因子权重予以确定。

2.4 模型公式确定及资源评估计算

根据具体因子在本城市中的重要性进行公式选用，一般情况下可考虑采用下式：

式中：Q1为第一种地下空间使用性质的资源质量评估值；ai为开发难度第i个单向指标的量化值；bi为开发难度第i个单向指标的权重；u1为开发难度因素的权重；m为从9项指标中选用的难度指标总量；cj为开发价值第j个单向指标的量化值；dj为开发价值第j个单向指标的权重；u2为开发价值因素的权重；n为从6项价值指标中选用的价值指标总量。

根据各地块Q1计算结果，将城市的各用地情况进行分级，见表1。

表1 质量划分表

得到各地块的地下空间开发质量及评价等级后，可依次计算Q2、Q3等不同使用性质的质量评估值，最终累计后可得到综合质量评估值。

3 案例——以国内某市为例

下面将以我国某市为例，采用GIS模型，对其地下空间的质量进行评估。

3.1 确定评价方面

该市地下空间涉及商业、停车、地下交通（不含停车）、地下市政、地下仓储、地下人防六个方面，下面仅以地下商业及地下停车作为案例。

3.2 开发因子确定

因子甄选中，开发难度因子选取为工程地质、水文地质、历史文保、建设状态及地表水体。开发价值因子均需要参与评估。

3.3 基于GIS模型的开发难度因子赋值

（1）工程地质。该市工程地质分为10个亚区：火山岩亚区、侵入岩亚区、沉积岩亚区、风化岩土亚区、老黏土碎石土亚区、碎石土亚区、黏土砂土碎石土亚区、黏土砂土亚区、软土亚区、沙滩亚区（见表2）。

表2 工程地质赋值表

（2）水文地质。该市地下水包括孔隙水、挤压裂隙水，分布于不同的亚区，将地下水文情况分为五级，针对亚区进行分类，见表3。

表3 水文地质赋值表

（3）历史文保。该市有一定的历史文化资源。根据具体区域分类分级，见表4。

（4）建设状态。按建设情况分级，见表5。

表4 历史文保赋值表

表5 建设状态赋值表

（5）地表水体。地表水体评价具备0-1性，地表水处因子评价为低分值，陆地为高分值。

3.4 基于GIS模型的开发价值因子赋值

（1）空间区位。一级中心500 m范围内取1，二级中心500 m范围内取0.5，其余取0。

（2）用地性质。各性质指标见表6。

表6 用地性质赋值表

（3）建设强度。分四个强度区，见表7。

（4）人口密度。根据人口密度，将级别分为五级，见表8。

（5）交通条件。该市交通条件因子以考虑轨道交通的影响为主，见表9。

（6）地面地价。将该市地价进行排序，从高到低划分为五个等级，见表10。

3.5 权重确定及小区划分

开发价值对地下商业的影响较大，开发难度则次之，见表11。而地下停车方面则相反，开发难度的影响较开发价值大，见表12。

该市的评价小区划分方式按地块进行划分。

表7 建设强度赋值表

表8 人口密度赋值表

表9 交通条件赋值表

表10 地面地价赋值表

3.6 综合评定

按表13确定该市地下空间质量评定结果。

表11 地下商业使用性质权重确定

表12 地下停车使用性质权重确定

表13 质量评定表

地下商业及地下停车评定结果如图1和图2所示。

图1 地下商业资源质量评定

综合该市在商业、停车、交通（不含停车）、市政、仓储、人防等方面的资源质量评定，得到综合质量评定结果。根据该结果划出两处地下空间评级较高区域，如图3所示。

图2 地下停车资源质量评定

4 结语

本文提出了地下空间多维度、多因子质量评定方法，并可根据该方法初步筛选全市开发地下空间较合适的区域。望通过本文的研究，以供类似项目及城市借鉴。

图3 地下综合质量评定及质量较好区域选取

[1]Monnikholf R,Edelenbos J,Van Der Krogt R.How to determinethe necessary for using underground space：an integral assessmentmethod for strategic decision-making[J].Tunnelling and Underground Space Technology,1998,13(2)：167-172.

[2]王海刚,贾三满,杨艳,等.基于GIS的城市地下空间资源综合质量评估研究[J].上海国土资源,2011,32(1)：59-62.

[3]郭超,阎长虹,刘军熙,等.基于GIS的东营市浅层地下空间质量评估[J].工程地质学报,2014，22(2)：334-340.

[4]王永立,沈健,齐波.基于GIS-FUZZY的地下空间资源评价[J].城市地质,2008,3(2)：43-47.

[5]周臻,吴文博,李晓昭.基于GIS的苏州城市地下空间综合价值评价[J].中国水运,2013,12(13)：86-88.