国内应急避难场所研究热点及趋势分析<br/>——基于知识图谱的视角

国内应急避难场所研究热点及趋势分析
——基于知识图谱的视角

2023-11-22李海凌周极人刘克剑

西华大学学报（自然科学版） 2023年6期

李海凌，周极人，刘克剑，张怀

（1.西华大学建筑与土木工程学院,四川成都 610039；2.西华大学数学与计算机学院,四川成都 610039；3.中国科学院大学,地球与行星科学学院计算地球动力学重点实验室,北京 100049；4.中国科学院大学,北京燕山地球关键带国家野外科学观测研究站,北京 101408）

应急避难场所（以下简称避难场所）是灾害发生时保护人民群众生命安全的重要设施，是体现“人民至上、生命至上”管理理念的重要载体[1]。从第一个避难场所（北京元大都城垣遗址公园，2003 年）的建设到现在近20 年，中国的避难场所研究历经了空白—探索—快速发展阶段。特别在遭遇重大自然灾害（汶川大地震、台风“黑格比”、南方雪灾等）后，我国对避难场所的规划和建设有了新的审视和反思[2]。避难场所的规划和建设已成为防灾减灾和公共安全建设的一项重要内容。

然而，作为城市、乡镇建设重要内容的避难场所，目前普遍存在分布不均、运营维护管理缺失等问题，难以有效满足我国城镇乡村安全治理的需求。随着公共安全建设的不断推进与强化，应急避难相关理论与实证研究逐渐成为国内学者关注的热点。目前国内有关避难场所的研究已有不少，包括避难场所的规划应对、设计、选址、适宜性评价等，但鲜有避难场所整体发展的研究综述，难以精准把握本领域研究主题及演变趋势。文献计量法在准确把握成果信息方面具有客观性、模型化等显著优势，可有效弥补传统综述描述性方法在面对大量文献时的不足，已获得广泛应用。为此，本文基于文献计量法结合文献阅读，对国内避难场所核心成果进行分析，提炼该领域研究主题及演变趋势，以期为国内避难场所研究提供参考。

首先，本文进行论文发表时序分布及期刊分布的分析，对避难场所的研究论文做初步的整理筛选。然后，基于VOSviewer、SATI、SPSS、Citespace，依据高频关键词的共现网络图、谱系图、二维尺度分析和时区共现网络图谱，直观地分析避难场所理论研究与实践应用的宏观结构以及发展脉络，识别研究热点、角度、方法及切入点及前沿方向。具体的研究路径如图1 所示。

图1 研究路径Fig.1 Research path

1 论文发表时序分布

以中国知网（CNKI）为检索数据库，检索条件设置为：主题＝（应急避难场所）or（应急避难所），时间跨度=2000—2021。获得学术论文745 篇，硕博论文154 篇，检索时间为2022 年8 月29 日。

对检索到的论文进行统计分析，如图2 所示。避难场所的研究起步较晚（2003 年）。2003—2007年为萌芽期，主要是介绍国外规划选址方法及国内需求和发展评价，该阶段论文数量较少，共64 篇，仅占论文发表总数的7.12%。2008 年发文量陡增，概因汶川大地震引发了研究的急迫性，GB 21734—2008 《地震应急避难场所场址及配套设施》的颁布也为研究提供了依据。随着生态城市、韧性城市等概念的提出，2015 年之后，避难场所研究进入平稳成熟科研阶段。

图2 避难场所研究论文的时序分布Fig.2 Temporal distribution of research papers on emergency shelters

2 高频关键词的共现网络分析

运用VOSviewer 绘制的高频关键词共现网络图见图3。关键词的共现频次代表其研究的热点程度。用圆点的大小直观表现关键词的研究热度，圆点越大，研究热度越高。圆点之间连线的粗细代表关键词之间的关联强度，连线越粗，关联强度越大[3]。

图3 高频关键词的共现网络图Fig.3 Co-occurrence network diagram of high-frequency keywords

图3 呈现出以“应急避难场所”（一级节点）为中心，地震应急避难场所、GIS、应急管理、空间布局为二级节点，适宜性评价、布局优化、选址、规划布局、可达性为三级节点的研究热点分布结构。网络图外围的应急服务设施、国土空间规划、应急避难场所体系、灾时运营等为本领域较少关注的方向。

3 高频关键词的多元统计分析

关键词之间的相互关系也是研究的重点。通过关键词聚类分析可以发现与研究热点关联密切的关键词，从而辨识出研究热点的研究角度、方法或切入点[4]。利用SATI 构建47×47 的关键词相异矩阵，将相异矩阵导入SPSS26.0 获取高频关键词的谱系图进行聚类分析（见图4），按亲疏程度将研究方向分为3 个类群。

图4 高频关键词的谱系图Fig.4 The pedigree of high-frequency keywords

运用SPSS26.0 的欧式距离模型对相异矩阵进行二维尺度分析：关联密切的关键词被聚集在一起，形成3 个簇团（见图5）。其中，分布在中心点周围的关键词为研究领域较为关注的对象，反之则不然。

图5 高频关键词的二维尺度分析Fig.5 Two-dimensional scale analysis of high-frequency keywords

基于谱系图和二维尺度分析，对图4 的3 个类群和图5 的3 个簇团进行关键词关联性分析，见表1。关键词的相同度非常高。提取共同关键词的属性，可将国内避难场所的研究划分为3 个主题：1）避难场所的适宜性评价；2）避难场所的规划选址；3）避难场所的平灾结合实践。

表1 基于谱系图和二维尺度分析的研究主题提炼Tab.1 Refinement of research topics based on genealogy and two-dimensional scale analysis

4 研究主题

4.1 避难场所的适宜性评价

我国已有很多城市通过建设避难场所来抵御各种灾害的威胁。避难场所适宜性评价是其疏散、容纳避难人群的功能实现是否适宜以及适宜程度的评定，是避难场所的空间分布及其服务效能的合理性评价。通过适宜性评价可以发现避难场所规划设置中存在的布局不合理或建设不安全等问题，检验其布局的合理性及应急疏散服务功能的实现程度，为区域避难场所规划布局及合理建设提供决策参考[5]。

避难场所适宜性评价属于多目标、多准则的复杂系统问题[5]。目前，主要基于两类原则构建多目标、多准则避难场所适宜性评价指标体系。文献[5-8]基于有效性、可达性、安全性原则分别构建了云南省嵩明县主城区、天津市中心城区、深圳市、福州市避难场所适宜性指标体系。所构建的指标体系具有共性指标（如避难场所出入口数、与医疗机构最近距离、与消防站点最近距离、重大危险源距离），同时也具有反映地域特点的特殊性指标（如避难场所坡度、活断层距离）。文献[9-11]基于自定义原则分别构建了南宁市城市公园、城市公园绿地、宁夏南部中小学作为避难场所的适宜性指标体系。之所以称之为自定义原则，是因为评价的对象不再是区域（城市和县城）内的避难场所群体，而是具体的某一类或某一个避难场所，因此，采用自定义原则更能反映评价对象的特殊性。

在构建避难场所适宜性评价指标体系的基础上，指标权重的确定方法是多元化的。文献[6，9-12]采用层次分析法确定指标权重；苏建锋等[5]、王进等[8]基于熵值权重法确定指标权重；周玉科等[7]则采用了组合方式，在分类较少的准则层选择层次分析法确定权重，指标层则基于熵值法确定权重。方法的选择多为客观赋值法，主要是为减少主观赋值法一定程度上精确度及可信度的不足。

适宜性评价方法选择方面也呈现多元化趋势。文献[5-8]基于灰色关联分析法构建应急避难所适宜性评价模型；陈鹏等[6]利用综合评判物元可拓法进行适宜性评价；文献[9-12]采用综合指数进行适宜性评价。在构建适应性评价指标体系及确定指标权重的基础上，上述评价模型及评价方法均通过案例实证验证了其可行性和科学性[5]。

2011年，林雪川终于在家乡将黄莲丫水厂建成，成为了名副其实的老板。熟悉林雪川的人说，他是一个善于包装自己的人，互联网上现在仍然可以看到大量当地媒体对于林雪川在环保、教育、慈善等方面的报道，给家乡修村道、捐资助学、鼓励当地中小学生爱护环境等等。

综上所述，适宜性评价可以判断应急避难所的设计与建设是否达到预期目标，可以检验已规划布局的避难场所的合理性，并据此提出完善避难所区位规划布局的策略及方案，为区域应急整体规划提供科学依据。因此，避难场所的适宜性评价是值得关注的研究主题。避难场所适宜性评价的研究路径是非常清晰的，指标体系及评价方法的研究成果不断完善，既有区域内避难场所整体适宜性评价，也有特殊类型避难场所（公园、绿地、中小学等）的个体适宜性评价。在研究方法上，有学者[7，8，10，12-13]尝试引入GIS 技术，利用其可视化观测和空间数据库的开发进行可达性、安全性量化分析，利用其缓冲区分析将人口密度分布与避难场所分布进行适宜性匹配。GIS 技术的融入是避难场所适宜性评价值得深入探索及应用的方向。

4.2 避难场所的规划选址

地震、台风、海啸、山洪、泥石流、滑坡等自然灾害，火灾、疫情等非自然灾害，均有可能造成大量灾区群众需要集中安置，大量避难人员需要救助。灾害发生后，避难场所的应急功能实现及服务功能保障对应急救灾及灾后社会秩序的快速恢复至关重要。因此，在城乡建设与发展过程中，应进行避难场所的系统评估、规划与建设。

避难场所作为应急服务设施的一种，其区位选址被视作设施选址优化问题予以研究。P-中值模型、P-中心模型，集合覆盖模型和最大覆盖模型是避难场所选址采用的经典区位模型，后续发展应用的区位模型均为这4 种经典模型的衍生与扩展。区位模型主要考虑避难场所间距、避难区域人口密度和避难人员步行速度等因素，以避难人员到达规划区范围内避难场所责任区所耗费的时间最短为目标确定选址地点[14]。万福昆等[15-17]以P-中值和集合覆盖两个模型为基础，附加限制条件构建固定避难场所和中心应急避难场的区位模型，并通过GIS 技术对所构建的区位模型进行求解。区位模型主要适用于新区的避难场所的规划选址。

无论上述何种区位模型，都无法解决选址过程中场所规模（容纳能力）与人口分布（空间需求）的问题。目前的解决方案是在空间布局、区位选定的基础上，通过避难场所覆盖范围划分与规模配置进行避难场所空间布局的二次优化[18]。

避难场所覆盖范围划分与规模配置的研究主要集中于3 种方法。1）基于线性规划的选址—配置模型（location-allocation model，简称L-A 模型），将场所覆盖范围划分转化为运筹学数学规划问题，通过多目标的设定寻求最优或可行区位[19-20]。LA 模型与区位模型同为多目标最优化求解，均存在无法考虑场所规模的缺陷[21]。2）基于GIS 空间分析划分覆盖范围[22]。此方法的假设条件是人口的均匀分布，未能考虑人口密度问题，且同样无法考虑场所规模。3）基于Voronoi 图（Voronoi Diagarm，简称VD）划分覆盖范围。VD 可以清晰表达GIS 中的侧向邻近关系，较好地模拟现实中人们的邻近选择行为，兼具矢量和连续铺盖数据模型的基本特点，可以很好地分析空间覆盖范围和服务人口数的匹配度，克服了L-A 模型和GIS 空间分析未能考虑场所规模和人口密度的缺陷，是近年来使用较多的避难场所覆盖范围划分方法[23]。

VD 有多种演变形式：有常规VD（Ordinary VD，简称OVD）、加权VD（Weighted VD，简称WVD）等。WVD 通过多影响因子的选取和权重的赋予，在确定每个场所责任区覆盖半径的基础上计算各场所的加权距离，从而确定责任区域。同时，依托GIS 技术将场所责任区域与避难人员分布予以空间叠加，可视化地判断责任区域是否能够有效容纳区域范围内的避难人员[18]。WVD 方法主要针对城市的建成区。在建成区，避难场所已完成了初步的规划与建设。但如果该建成区人口密集、避难场所数量少且分布不均、不同区域的人口密度与分布差异很大，已建避难场所不能完全满足局部区域避难人员的避难需求，采用区位模型进行全方位无障碍避难场所选址定位往往不太现实[19]，运用WVD 方法则可以完成局部调整（新增或减少），避免重新规划[14]。

综上所述，在城市避震场所规划过程中，场所建设的区位选址问题是首先需要解决的问题。区位模型适用于解决新区的避难场所的规划布局区位选定。在规划布局区位选定的基础上，通过避难场所覆盖范围划分与规模配置(覆盖范围和服务人口数的匹配)分析及场所数目调整实现空间布局优化。WVD 是目前运用最多的空间布局优化方法，适合已建城区避难场所的局部优化。由于灾后道路等构筑物、建筑物受损状况和人们的避难行为均存在未知不确定性，避难场所的选择及功能实现实际是一个动态变化过程。因此，基于"情景-应对"分析，进行避难人员的移动流向、流量及速度的模拟，动态选址及疏散模型应予以深入研究。

4.3 避难场所的平灾结合实践

我国大多数城市出台了防震减灾法律法规和避难场所建设标准，并建成多个符合自身城市特点的避难场所。目前，研究实践主要集中在大中型城市，个别为县域，对乡村防灾减灾的研究较少。由于历史文化原因，大多数村落分布在地质环境相对复杂、生态环境相对脆弱的地区，长期以来与自然灾害做抗争。与城镇相比，村落防灾减灾能力非常脆弱。防灾减灾是村落可持续发展的基础和底线，应通过物质空间的有机协调并加强内部功能系统的空间布局使村落具有足够的防灾避灾能力。

基于“平灾结合”原则，我国避难场所大多选择公园、绿地、广场、体育场馆等现有空间作为场地，进行相应配套设施建设[11，21，27-32]。避难场所绝大部分在室外，室内、室外避难场所数量严重失衡[33]。灾害发生时，往往伴随极端的天气状况，室外避难场所的露天性质导致其功能的实现会存在很大的局限性，需要规划建设一定数量的室内避难场所予以必要的补充。室内避难场所可以充分体现“平灾结合”的原则，更能够保障灾后民众的生活质量，尤其是老人、小孩、体弱多病者及残疾人士灾后避难的生活质量[33]；因此，室内避难场所的规划与建设是需要关注的研究方向。

4.4 研究热点的演变分析

运用Citespace 的“time zone”形式显示的高频关键词的时区共现网络图谱如图6 所示。

图6 高频关键词的时区共现网络图谱Fig.6 Time zone co occurrence network atlas of high-frequency keywords

图6 的研究演变过程显示：避难场所研究论文的高频关键词在2010 年前后分布密度差异明显。这说明2010 年前后国内避难场所研究开始全方位、多视角展开。其中，2006 年前后热点词汇中出现“城市”“城市绿地”“城市应急”“建设”等，说明在此时期学者们主要通过对城市防灾减灾的关注和相关政策、标准的解读来证明系统规划和建设城市避难场所的必要性。2010 年前后热点词汇中出现“应急管理”“空间布局”“应急避难”“可达性”“城市灾害”“应急疏散”“地震”“规划”“优化配置”等，说明在此时期学者们开始探究避难场所空间布局的理论和方法。2014 年之后的热点词汇中出现“平灾结合”“公共安全”“仿真”“设计原理”“人员疏散”“拥挤度”“云存储”“云检索”等，说明避难场所研究进入更深入的探究阶段，同时引入信息化、大数据技术展开实践应用研究。

综上所述，国内避难场所研究经历了一个从理念推广到理论与方法系统探究且与实践应用并重的演变历程。