基于行為視角的老舊住區居民緊急避難圈測度評價方法研究

王江波， 茍愛萍

(1. 南京工業大學， 江蘇南京 211816; 2. 上海應用技術大學生態學院, 上海 200000)

汶川地震之后，我國各地開始加強對避難場所的規劃建設。雖然也取得了一些成績，但是，還是有很多不足，特別是在理論探索方面。整體而言，對避難場所的規劃研究仍處在探索階段。在布局避難場所時，重視目的空間——避難場所，但是卻忽視避難主體——人；重視中心級避難場所的選址，而忽視緊急避難場所的落地。從災民角度來看，在地震發生的緊急時刻和早期兩三天，能發揮重要作用的應該是點小量多分布廣的低等級避難場所，而不是那些規模很大、數量很少的中心級避難場所。加強對居民避難行為和緊急避難空間布局的研究，將進一步提升避難空間布局的理論水平，并在未來有助于切實提高城市的整體避難能力。

1 避難行為與避難圈

避難行為，是指為了達到避難目的而進行的避難活動，包括從開始實施避難到到達避難場所的過程中的所有相關行為，如決定避難、選擇避難開始時間和避難方向、選擇避難地點和路徑、開展避難行動等。避難行為的特征因人而異，因地而異；避難行為在有組織避難行動中和無組織的自主避難行動中的表現形式也存在明顯差異[1]。

在地震發生的緊急時刻，大部分居民會四下逃散，選擇避難地點，而這些避難地點圍合成的圈形，就是居民自主選擇的避難圈。該避難圈與傳統意義上的避難圈在理念上有很大不同。傳統意義上的避難圈，是指以避難場所為中心，按其服務半徑畫圓，所形成的圈形[2-3]。其規模大小，反映了避難場所服務的空間地域范圍的大小和人口的多少；其避難方向是朝向中心避難場所聚集的。而基于行為視角的避難圈，則是以居住小區為中心，以避難場所為頂點圍合而成的圈形。該圈形的規模大小，反映了居民為了達到避難目的可以選擇的空間范圍；其避難方向是遠離居住小區向外發散的。

傳統意義上的避難圈，體現了典型的“物質空間決定論”思想，這里有三個前提假設：一是把所有人都作為標準人來處理，無差異化的處理方法；二是默認所有人都掌握了全部避難信息，其行為選擇是完全理性的；三是必須由政府或相關單位來組織，將人集中安置在某個指定的避難場所內，即采取集中式避難的方法。

然而，現實情況往往是，這三個前提假設很難得到滿足，特別是在地震災害的初期，避難是缺乏組織的，避難活動的開展都是自主型的，人的選擇是非常多樣的。總體而言，人對避難地點的選擇是非常分散的，很難實現傳統方法中的單一中心的避難模式。基于行為的避難圈概念，一方面從整體上反映了居民選擇避難地點的空間分布；另一方面，也反映了居民能夠接受的避難距離的區間范圍，其研究成果可作為未來避難空間規劃的重要參考。

避難問題，不僅僅是一個單純的避難場所的空間布局問題，它還涉及人對避難空間的選擇問題。日常生活中，人不可能掌握到周邊所有的空間信息；人對周邊環境的熟悉程度遵循錨點理論，隨著距離的遞增而遞減[4-5]。在緊急情況下，面臨的不確定性很多，所掌握的信息也有限，人不會也來不及非常理性地對所有信息進行逐一分析，而后做出最合理、最正確的選擇。此時，人的行為選擇具有明顯的有限理性的特征，受情景和其他要素的影響很大。

本文借助行為地圖的調查方法，邀請居民在地圖上畫出自己在地震發生時會選擇的避難路徑和避難場所，獲得1 612份有效地圖，從而繪制出8個樣本小區居民的緊急避難圈。通過研究各避難圈的緊湊度和重心偏離度等指標，來對各樣本小區周邊的避難空間資源分布的情況進行評價分析，希望發現老舊住區中緊急避難場所空間布局的種種問題，以便后續結合城市更新改造，對原有避難點和小區出入口的位置進行優化，提高避難場所布局的合理性和居民避難的效率。

2 避難圈的基本空間特征

2.1 平面構形的頂點數與銳角比例

從平面形式上看，避難圈有規則和不規則之別，反映了住區周邊避難場所分布的均衡性程度。樣本小區的避難圈均為不規則多邊形，各避難圈在邊數和形狀上有較大差異。邊數與頂點數相同，頂點數代表避難點的數量，與小區周邊避難資源的多少有關；避難圈的形狀與相鄰避難點的位置關系有關。頂點數量越多，反映出小區周邊的避難資源越多，當然，人的可選擇面也越大，人流也就越分散，各點的人流也越少；頂點數量越少，說明小區周邊的避難資源越少，人的可選擇面也越小，人流也就越集中，各點的人流也越大。

在8個樣本小區的避難圈中，頂點數最多的是仁義里，有18個頂點；最少的是山西路小區，有7個；平均頂點數為12個，也就意味著，在居民自主選擇的情況下，每個小區平均有12個避難點，反映出各小區人流聚集點的數量偏多，且避難人流較為分散。同時，也可以看出，居民過于分散地進行避難，并不能說明避難資源充足；相反，卻反映了老舊住區周邊避難資源相當匱乏，導致居民在選擇避難地點時并沒有一個非常清晰合理的目標。

2.2 避難直線距離與平均距離

避難圈的避難直線距離，是指把避難圈上的各頂點與小區形心進行連線，該連線的直線距離就是避難直線距離。避難圈上的每個頂點都會對應一個避難直線距離，每個避難直線距離的大小表示該頂點到小區形心的距離遠近(表1)。平均避難直線距離，是指所有頂點的避難直線距離之和除以總頂點數，用來表示該避難圈上各頂點到小區形心的平均距離的遠近狀況。

表1 各小區避難圈的避難直線距離 m

在各樣本小區的平均避難直線距離中，最大的是瑞金路小區，為543 m；最小的是上海路小區，為194 m；有5個小區的平均避難直線距離小于300 m；301～500 m之間的有2個小區，大于500 m的只有1個；說明絕大部分小區居民選擇的避難圈的平均半徑都在500 m以內，該結論對于確定未來緊急避難場所的服務半徑和相鄰距離有重要參考價值。

2.3 規模與面積比

避難圈的規模是指避難圈圍合的空間面積。其大小反映了小區居民選擇避難空間的范圍，影響因素包括小區的規模、避難場所的數量與規模、距離等。面積比是指避難圈的面積與小區用地面積的比值，用來考察避難圈與小區的相對大小，并為未來的緊急避難場所選址提供依據。

從避難圈面積比值的大小來看，最高的是仁義里，為5.11，即避難圈的面積是小區面積的5.11倍；最小的是山西路小區，為0.94；避難圈面積小于小區面積的主要原因是有小區內部避難場所的存在，分流了一部分居民。在8個小區中，有5個小區的避難圈面積比值小于2；超過2的只有3個小區，但是由于這三個小區的比值偏大，導致8小區的避難圈面積比值的平均值為2.1。通常情況下，避難圈規模的變大，是由于在遠處有規模較大的避難場所，從而導致整體避難圈的范圍擴大。帶來的啟示是，需要在規劃盡可能減少避難圈的面積比值，緊急避難場所需要盡量靠近小區設置，避免離開人口密集的大型居住區的距離過遠。

在避難圈上有效避難場所的面積方面，通過計算人均緊急避難場所面積和人均固定避難場所面積來衡量。從表2可以看出，在緊急避難場所資源方面，仁義里的人均指標最高，人均緊急避難場所面積為7.0 m2，人均固定避難場所面積為2 m2；最小的是明華新村，人均緊急避難場所面積為2.1 m2，人均固定避難場所面積為1.1 m2。人均指標的多少，與避難圈的大小、避難圈上有效避難點的數量和規模有很大關系。

3 避難圈形態的緊湊度

避難圈有大有小，有的形狀規整，有的形狀異形；有的圈上點多，有的點少；有些點距離很近，而有些點則距離很遠。那么，怎樣的圈形才是好的，如何對其進行評價，這些結論對未來的避難空間規劃有著重要的參考價值。

緊湊度，被廣泛用于研究城市建成區用地的飽滿程度[6-7]。本文將緊湊度的概念引入到避難圈的測度中，通過研究避難圈的形狀率來全面評價各樣本小區避難圈的緊湊程度，以期發現避難圈在圈形構型上存在的特點與問題。

形狀率是豪頓(Horton)于1932年提出的城市形狀測度方法，以區域面積與區域最長軸的比值作為衡量標準。吉伯斯(Gibbs)于1961年進行了改進，提出了基于形狀率的緊湊度評價方法，將圓形區域視為最緊湊的特征形狀，并作為標準度量單位(數值為1)，正方形為0.64，離散程度越大，其緊湊度越低[8-9]。公式為：

形狀率=1.273A/L2

(1)

式中：A為區域面積、L為區域最長軸。

在調查中發現，避難人流選擇的部分聚集點并不是有效的避難場所；因此，本文把避難圈分為兩類，一是各小區的避難人流分布圈，二是有效避難場所分布圈。通過計算兩類圈形的面積和最長軸比例關系，來比較各圈形的緊湊度的高低情況。

在避難場所分布圈方面，形狀率最小值是上海路小區，為0.15，其離散程度最大，緊湊度最小；最大值為山西路小區，為0.50，其離散程度最小，緊湊度最高；平均值為0.32。

在避難人流分布圈方面，最小值為仁義里，為0.27，其離散程度最大，緊湊度最小；最大值是集慶門小區，為0.53，其離散程度最小，緊湊度最高；平均值為0.40。

由表3可知，大部分樣本小區的避難人流分布圈的形狀率要比其避難場所分布圈的形狀率要大，說明前者的離散程度要小于后者，其緊湊度要大于后者。只有山西路小區和三牌樓小區的避難人流分布圈形狀率要小于其避難場所分布圈形狀率。其中，仁義里和三牌樓的兩個圈形形狀率差別僅

表2 各小區避難圈的面積與小區面積

表3 各樣本小區避難圈的形狀率

有0.01，反映了這兩個樣本小區各自的避難人流分布圈上的無效避難場所較少，兩類圈的圈形比較接近。

4 避難圈重心的偏離度

調查發現，避難圈上有些點選擇的人很多，而有些點選擇的人很少；有些點的面積大，而有些點的面積小。同時，所有樣本小區中都存在著明顯的避難人流分布和有效避難場所分布不對應的現象，部分小區還非常嚴重，這就需要對避難圈的優良性進行評價。評價方法是分析避難圈上的重心偏離度，即小區避難圈重心對小區形心的偏離程度。分析方法是通過構建“偏離三角形”，分析該三角形的周邊和高寬比，來判斷各要素的偏離程度。偏離三角形由三個基本點位構成，即居住小區的形心、避難人流分布的重點和避難場所面積的重點。

4.1 基本點位

當小區周邊的避難人流聚集點確定之后，其避難圈的構形即被確定，如何判斷其構形的優劣，筆者認為，應從以下三個方面進行評判，即避難圈上各頂點的有效性、避難直線距離的大小、各方向有效避難場所分布的均衡性。

避難圈的均衡性體現在避難圈的重心與樣本小區形心的重疊程度，可以等同于用其重心與小區形心的重疊度來衡量，重疊度與兩心間距成反比。避難圈的重心如果與小區的形心一致，則說明避難圈的構形較好，各方向上避難場所的分布均衡，避難人流分布均衡；距離越近，則位置偏差越小，重疊度越高；反之，重心與形心的偏差距離越遠，重疊度越低，則避難場所分布的均衡性越差，避難圈平面構形的優良度就越差，避難人流分布越不均衡，大人流方向上的擁擠度偏高。

4.1.1 居住小區的形心

居住小區的形心，就是其幾何中心。對樣本小區而言，均為行列式布局的多層居住小區，其住宅建筑的分布密度均勻，因此，可以把小區的形心等同于人口重心，是日常狀態下小區內人口均勻分布的狀態下求得的。

4.1.2 避難人流分布的重心

在緊急狀態下，居民四處逃生，分別選擇不同的地點進行避難，不同地點聚集的人數存在很大差異，而且，各人流聚集點離小區的距離也不同。因此，這些人流聚集點連線而成的該小區避難圈的重心，多數情況下與小區形心不重疊。人流重心與小區形心的位置偏差越大，則避難圈的均衡性就越差，反之，就越好(圖1)。

4.1.3 避難場所面積的重心

在居民自主選擇的避難地點中，有些是有效避難點，有些是無效避難點，將無效避難點排除，剩余的有效避難點圍合而成的圈形，就是有效避難圈。在該圈上，不同避難點的面積大小不同，距離小區的遠近距離也不同。避難場所的面積重心就是該有效避難圈的重心。面積重心與小區形心的距離越遠，則說明避難場所的面積分布不均衡，偏離度較大；反之，則偏離度較小(圖2)。

(a)各避難點的人流重心

(b)各避難場所的面積得心圖1 工人新村的避難圈

圖2 工人新村避難圈重心的偏離距離

4.2 重心偏離度分析

4.2.1 周長

偏離三角形的周長越大，則代表偏離度越高；反之，則偏離度越小。例如集慶門小區，其偏心三角形的周長較長，形狀非常窄長，主要是避難場所的面積重心離小區形心和人流重心距離太遠所致。同樣情況的還有瑞金路小區和三牌樓小區，都是因為規模較大的避難場所距離小區較遠，選擇的人又少，從而導致偏心三角形的形狀非常不好。山西路小區的情況不同，人流重心離小區形心有較遠的距離，避難場所的面積重心離形心還要更遠，形狀很不理想。

在樣本小區中，偏離三角形周長最長的是瑞金路小區，為1 382 m；其次是集慶門小區，為1 297 m；平均值為792 m。其中，最低的是明華新村，僅為272 m，約為平均值的0.34。以上數據說明，明華新村的三心偏離程度相對是最低的，而瑞金路小區的三心偏離程度是最高的。

在圖3中，C1是小區形心，C2是人流圈重心，C3是有效避難點圈面積重心。在偏離三角形中，C1～C2邊長代表人流圈重心偏離小區形心的距離；C1～C3邊長代表有效避難點圈面積重心偏離小區形心的距離；C1～C2邊長代表有效避難點圈面積重心偏離人流圈重心的距離。某個邊長越長，代表某兩個基本點位之間的偏移距離越大。

圖3 偏心三角形基本數據

其中，C1～C2邊長的平均值為131 m，C1～C3邊長平均值為366 m，C2～C3邊長平均值為295 m，人流圈重心偏移小區形心的程度較低，有效避難點圈的面積重心偏離小區形心的程度最大，接近人流圈偏離小區形心距離的3倍；而有效避難點圈的面積重心和人流圈重心的偏離距離居中，較C1～C3邊長偏低。

這反映了三個問題，第一，有效避難點圈的面積重心偏離小區形心的程度普遍較大，說明小區周邊避難點的分布極不均衡；第二，有效避難點圈面積重心與人流圈重心偏離距離也較大說明避難圈上的無效避難點數量多，且分布不均；第三，人流圈重心與小區形心的偏離相對較小，但是絕對數值不小，說明避難人流在逃生時，在小區四周的分布狀態也不均衡。

4.2.2 高寬比

高寬比是指偏離三角形的高與邊長的比值。如果高寬比過大或過小，說明有兩條邊相對第三條邊而言，過長或者過短，通常表現為銳角三角形。

高寬比的數值既不是越大越好，也不是越小越好，而是存在一個相對最為適中的數值，這個數值就是等邊三角形的高寬比，即0.866。也是說，當不同避難圈的偏離三角形的高寬比越接近0.866，就越好；如果與該數值的距離越遠，則越差。

設定高寬比系數為k，高為h，寬為d，面積為s，則計算公式為：

k=2s/d2

(4)

因為三角形有三條邊長和三個高度，為方便比較，這里將統一使用每個三角形的最長的一個邊及其相對應的高度。

在樣本小區中，集慶門小區和瑞金路小區的偏離三角形的高寬比數值較小，即其三角形的均衡性最差；相對而言，工人新村的偏離三角形的高寬比數值最接近0.866，即表明其最均衡。從整體分布來看，在所有8個樣本小區中，有6個小區的偏離三角形的高寬比數值低于0.20，僅有一個大于0.5，也說明樣本小區的偏離三角形的形狀普遍不太好(表4)。

5 結束語

基于行為視角的避難圈測度評價是避難空間體系分析的重要研究內容之一，相關理論方法和技術手段還處在不斷發展和完善的過程中。重要的是，通過該測度評價，可以為未來住區緊急避難場所的選址和布局提供重要的參考；盡可能提高避難圈的緊湊度和減少重心偏離度，是規劃需要努力的方向。

表4 偏離三角形的高寬比