城市防灾避险功能空间分布的公平性分析——以南京市鼓楼区为例

LIU Mingyue YE Ruhai

0 引言

城市是以人为主，密度高、流量大的开放系统，容易遭受各类灾害的侵袭，必须重视城市防灾建设。城市防灾避难空间是指为公众提供安全避难的场所空间，其空间分布与城市及居民的财产、生命安全有着千丝万缕的关系。但是，在早期的城市发展中，城市规划更多注重物质空间的规划，而城市的防灾专项规划存在一定滞后性；尤其在发展中国家，普遍存在城市的快速增长速度与基础设施供给和服务水平相矛盾的情况[1]。

所谓空间公平性，是指各类设施能够在居民之间合理分配，不偏袒收入较高的群体，保证居民获得资源服务的机会和权力相等。通过对前人相关成果的总结，发现空间公平性需要在空间可达性的基础上进行进一步研究。所谓空间可达性，主要是指人们到达特定区域的难易程度。前人研究可达性的方法较为广泛，主要有缓冲区法、空间分析法、引力模型法等[2]。不同的方法具备不同的优缺点，需要考虑的因素也有所不同，主要考虑区位、规模、用地性质、距离、人口等。实际上，空间公平性是对可达性概念的延伸，是在可达性研究的基础上，考虑人口需求的情况。通过对空间可达性的研究，可以辨识出防灾避难空间稀缺的区域，为研究空间公平性提供量化基础。

国外学者对公共设施空间分布公平性的研究历史较长，主要包括学校、绿地、停车场等特定类型的公共设施；其中，对城市绿地的研究较为广泛。当前，国内关于空间公平性的研究与国外相似，核心目标是研究各类公共设施在空间配置中的合理性。但是，国内的研究方法不如国外成熟，尚处于摸索阶段；且关于空间公平性的研究对象，亦主要集中在城市绿地，而在防灾避难空间层面研究较少。目前，针对防灾设施的研究主要集中在评价应急服务能力的指标体系，仍然脱离不了工具性，缺乏“以人为本”。由于人口在城市中并不是均匀分布，故不同地区的人口对防灾避难空间的服务有不同需求。当需求与供给不匹配时，防灾避难空间分布就会存在“不公平性”，它揭示了居民对防灾避难空间的利用程度，对有效发挥防灾避难空间的服务能力具有重大意义[3]。

本文将以南京市鼓楼区为例，选取绿地、广场、学校、体育馆、医院等5 类具有潜在防灾功能的设施作为研究对象，结合鼓楼区的住区人口分布进行研究，以期提供一种评价城市防灾设施空间分布公平性的思路与方法。

1 研究范围

1.1 研究区域确定

南京市位于我国东部，是长三角的门户城市，全市面积约6 587 km2。本文以南京市人口密度最大的鼓楼区为研究对象，其区域范围为：南至汉中门大街，东以中山路、中央路为界，北与长江相邻，西与江心洲隔水相望（图1）。

1.2 研究数据

研究采用的数据主要包括南京市鼓楼区绿地、广场、学校、体育馆、医院POI 空间位置数据，各住区人口及其分布，以及相关防灾空间配置标准和规范。这些数据来源于2013 年鼓楼区土地利用的GIS 数据、网络爬取POI 数据和统计年鉴等。

1.3 南京市鼓楼区5 类基础设施现状概况

南京市鼓楼区内总绿地面积为297.52 hm2。根据相关规定，面积超过1 hm2的绿地才具备潜在避难功能，故通过GIS 软件剔除面积小于1 hm2的绿地，以保证研究区内的绿地满足防灾功能要求。最终确定鼓楼区的有效绿地面积251.17 hm2、学校面积389.96 hm2、广场面积8.1 hm2、医院（区级综合医院）面积50.95 hm2、体育馆面积20.29 hm2（图2）。

1.4 南京市鼓楼区人口概况

图2 鼓楼区5 类基础设施面积统计

图3 鼓楼区现状街道人口概况统计

图4 鼓楼区街道和住区人口分布图

本次研究涉及13 个街道，平均每个街道面积约4.13 km2。根据各街道人口统计数据（图3），可算出居住区人口分布如图4 所示。由于难以获得各居民点的人口统计数据，考虑到各个居住区的范围足够小，故假设人口在一定居住区范围内均匀分布，根据各街道的人口数据及各个居住区占其所在街道的面积比率，计算出各街道所有居民点的人口数目。一般来说，区域人口数量越多，对防灾设施的需求度就越高。本次研究区域内，人口密度最大的街道是湖南路街道，对防灾设施的需求量比较大；人口密度最少的是幕府山街道，对防灾设施的需求量相应减少。

2 研究方法

2.1 研究思路

在城市防灾避难空间公平性评价中，以居住区和各类基础设施为研究单元，考虑需求方获得的避难空间是否满足相关标准，从而判断其空间分布公平性。所有居住区中心至防灾空间的距离通过GIS 多环缓冲区分析计算得到，在本研究中，均采用此法计算空间距离。经查阅相关文献[4]，发现日本在防灾公园建设方面有较为成熟的经验，其避难救援空间需求见表1。根据我国实际情况，可取2 m2/人。

由于不同类型所提供有效的可供防灾的空地面积存在差别，本次研究所选择的公园绿地、广场、学校、医院、体育馆等5 类基础设施，真正可提供的有效避难面积远小于其用地面积，结合容积率等因素，可采取专家打分法确定其可供避难面积利用率（图5）。其避难面积计算公式为：

式中，A可作为避难场地面积；A1表示10 hm2以上绿地面积；A2表示10 hm2以下绿地面积；A3表示广场面积；A4表示学校面积；A5表示医院面积；A6表示体育馆面积。

表1 避难救援空间需求建议

图5 可供避难的面积利用率

2.2 公平性评价模型

2.2.1 供需能力计算

通常，我们以防灾设施的数量、类型和面积代表供给情况[5]。本文以标准化之后的人均防灾避难场所面积Dk代表k类型防灾设施i 的服务能力。对计算出的人均防灾设施内面积应该进行标准化处理，以便于在不同类型的防灾设施之间进行对比。其计算公式为:

式中，Dk表示标准化之后的人均防灾避难场所面积；表示k类型的某个基础设施i的有效避难面积；Ri表示防灾设施服务区范围内的总人口数，对于每个防灾设施，计算其服务范围之内覆盖所有居住区的总人口数，可求出人均避难面积NDk;B是根据文献研究得到的人均紧急避难所需空间，这里均选取2 m2。

2.2.2 防灾避难空间综合可达性计算

防灾避难空间的综合可达性，主要由以下3 部分组成。

（1）评价各类防灾设施的服务半径，主要是由于居民到达防灾设施的距离不同会对其获得的设施服务程度产生不同影响，且到达设施的吸引力随着距离的增加呈现衰减趋势。考虑防灾设施服务半径和人们逃生时的步行速度为4.8 km/h[6]等要素，采用分级打分的方法获得不同服务半径等级评价标准（表2）。

（2）根据文献资料可知，不同面积的绿地具有不同的防灾避险功能[7]。本研究中的5 类设施，其防灾功能亦会受到自身规模和类别的影响，故通过专家打分法对5 类设施的重要性权重进行分配（图6）。

表2 不同服务半径等级评价标准

图6 各类基础设施权重分配

（3）采用GIS 中的多环缓冲区分析及叠加分析，对5 类防灾设施空间可达性进行研究。对不同等级缓冲区中的各类防灾容险设施得分与设施重要性的权重进行叠加分析，得出公式（3），从而计算出城市各区域的应急避险评分。该评分即反映防灾设施空间分布可达性好坏程度。其综合可达性指数评分计算公式为：

式中，S表示综合可达性指数评分；G1表示10 hm2以上绿地得分；G2表示10 hm2以下绿地得分；G3表示广场得分；G4表示学校得分；G5表示医院得分；G6表示体育馆得分。

对最终的可达性得分作标准化处理，计算公式如下：

式中，表示居住区j相对于k类型防灾设施综合可达性指数评分；Sa Kj表示所有居住区相对于k类型防灾设施的空间可达性最大得分；F jk表示居住区j相对于k类型防灾设施标准化属性。

表3 供需级别及与公平性含义

2.2.3 公平性计算

将上述得到的可达性结果用公式（5）变换，得到公平性标准化绝对值（Ei）。

Ei值是为每个居住区地块的公平性值，用来评价最小服务标准下的供需平衡情况。当Ei＞1 时，表示供给大于需求；当Ei≤1 时，则表示供需平衡或供给小于需求。为了能直观看出所研究的供需指标与防灾设施空间公平性之间的关系，故将研究结果分成6 类。各级别供需情况与公平性对应如表3。其中，Ei＝0 的情况表示部分区域的居民不能在1 500 m 内到达防灾避难基础设施，故本文假设这些区域为无供给服务区[8]。

3 结果与分析

3.1 研究区整体公平性分析

将各类设施的公平性结果按照图6 进行加权叠加计算，得到研究区综合公平性结果（图7）。

（1）南京市鼓楼区内防灾避险功能所辐射覆盖的面积为5 400.23 hm2，占研究区面积99.68%，服务盲区占研究区面积的0.32%。

（2）研究区内有5 个比较明显的热点，分别在宝塔桥街道东南部、宁海路街道东北部、华侨路街道中西部、凤凰街道东北部和江东街道东北部。

（3）这些热点区域部分供过于求，处于“严重不公平”程度。其中，4 个较为明显的盲区，分布于小市街道北部、幕府山街道东部、凤凰街道东部和江东街道南部，处于无供给状态；仅江东街道区域内的大部分居住区处于“公平”“较为公平”程度。

图7 研究区综合公平性结果分布

图8 鼓楼区基础设施分布评价得分

由图8 可以看出：①鼓楼区的基础设施可达性平均得分为5.71 分，公平性标准化绝对值为0.69，总体处于“公平”程度；②8.4%的街道公平值＞1，其中，热河南路的公平值高达到2.01；③53.8%的街道公平值＜0.5，其中，幕府山街道的公平值仅为0.09，处于“严重不公平”程度；④全区仅江东街道公平值达0.66，处于“公平”程度。由此可判断出鼓楼区防灾避难空间分布总体处于供需平衡状态，但各街道防灾避难空间分布不均、差异性较大。

3.2 各类防灾设施的公平性分析

根据各居住区及各类防灾设施分布，使用GIS 缓冲区和加权叠加分析计算，分析大于10 hm2绿地、小于10 hm2绿地、广场、学校及医院5类防灾避难空间分布的公平性分布情况（图9）。

（1）10 hm2以上绿地通常是区域性公园绿地或者是自然绿地景观，其人均避难空间面积明显高于其他类型防灾设施。大部分居住区处于“严重不公平”“较为不公平”状态，仅华侨路东侧、宁海路街道东侧、建宁路西侧处于“公平”程度。主要原因在于大型绿地部分由于自然景观随机分布，存在分布不均的情况，其空间位置仅能满足周边居民区使用，但其服务能力大多超过周边居住区需求，存在过量服务。

（2）广场的辐射面积为4 481.49 hm2，占鼓楼区面积的82.73%，辐射面积比较均匀；一般位于街头的空旷场地，其人均避难面积明显低于其他类型防灾设施。由于广场的用地面积小，即使仅针对其附近的居住区，也难以满足住区防灾避险需求。因此，几乎所有的居住区处于“严重不公平”“较为不公平”状态，多数居住区公平值接近于0，处于无供给状态。

图9 各类防灾设施公平值在鼓楼区分布情况

（3）10 hm2以下绿地几乎在各个街道均有一定数目的分布。10 hm2以下绿地总面积5 312.23 hm2，占鼓楼区面积的98.06%，几乎覆盖整个区域。其中，分布最多的是宝塔桥和热河南路街道，最少的是凤凰街道。

（4）学校在整个区域分布较广，辐射面积5 360.53 hm2，占鼓楼区面积99.96%。但由于学校可提供避难的有效面积较少，其空间分布虽满足避难需求，但服务能力无法满足。仅宁海、华侨、中央门、湖南路、挹江门街道处于“公平”“较为公平”的程度，这主要得益于南京审计学院、南京医科大学等高校，其空间位置和服务能力都能满足周边居住区防灾需求；其他街道分布的学校基本是中小学，其服务能力不足以满足需求，故基本都处于“较为不公平”“严重不公平”程度。

（5）体育馆辐射面积为2 630.82 hm2，占鼓楼区面积48.56%，数量较少，主要分布在华侨街道。仅华侨街道处于“公平”程度，其他12 个街道都处于“严重不公平”程度，整体公平性差。

（6）相对于体育馆，医院分布范围较广，但北面的宝塔桥、幕府山、小市街道都没有分布，处于无供给状态。仅华侨街道处于“公平”程度；其他街道虽有医院分布，但其服务能力不足以满足居住区避难需求。

4 结语

综上所述，我们可以得出以下结论：

（1）鼓楼区整体基础设施分布不均且容量不足，所有基础设施防灾避险容量小于其实际人口数。

（2）从不同街道公平值比较来看，研究区内热河南路街道公平值最高，幕府山公平值最低，都处于“严重不公平”程度。从避险容量比较来看，研究区内华府桥服务半径内可容纳的避难人口为24.28 万人，远超其实际的11.23 万人；幕府山服务半径内可容纳的避难人口为1.88 万人，远小于其实际的5.31 万人，存在设施分布不均的问题。

（3）研究范围内主要由绿地与学校承担该区的防灾功能，其防灾避险功能辐射面积占研究区面积的97.6%；其他公共服务设施防灾避险功能相对较弱，且分布过于集聚：有76.09%的学校、65%的医院和84.52%的体育馆分布在宁海街道、华侨街道和中央门街道；而凤凰、建宁、幕府山和小市街道除了绿地、学校以外，几乎没有其他基础设施。