城市脆弱性评价方法及应用研究北京市的实证分析.docx

城市脆弱性评价方法及应用研究北京市的实证分析.docx

《城市脆弱性评价方法及应用研究北京市的实证分析.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《城市脆弱性评价方法及应用研究北京市的实证分析.docx（19页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

城市脆弱性评价方法及应用研究北京市的实证分析

城市脆弱性评价方法及应用研究

——2010~2015年北京市的实证分析

刘严萍

摘要：

研究小组从经济、社会、生态环境三方面构建城市脆弱性综合评价体系，运用模糊综合评价方法计算城市脆弱性指数，进而借助GIS手段对北京市2010~2015年期间脆弱性进行评估和分析。

研究发现：

东城区和西城区的脆弱性程度明显高于其他行政区；朝阳区、丰台区、石景山区的脆弱性程度始终徘徊在较低度脆弱性和中度脆弱性之间；海淀区、房山区、通州区、大兴区和门头沟行政区脆弱性程度徘徊于较低度脆弱性与低度脆弱性之间；顺义区、昌平区、怀柔区、平谷区、密云县和延庆县处于低度脆弱性。

该定量测度结果在时间维度上的发展变化和预期，可为综合调控提供决策依据，而综合调控则直接用来指导城市脆弱性的调控实践。

因而，在此评估基础上，从优化空间规划布局、调整经济发展方向、提高社会应对能力、改善生态系统状况，提出“去脆弱性”建议。

关键词：

城市脆弱性；综合评估；ArcGIS；北京

Studyonurbanvulnerabilityassessmentmethodanditsapplication

--AnempiricalanalysisofBeijingduring2010~2015

Abstract:

Fromsuchaspectsasurbanecologicalenvironment,economyandsociety,vulnerabilityevaluationsystemwassetup.Thefuzzycomprehensiveevaluationmethodwasusedtocalculatetheurbanvulnerabilityindex,andthenthevulnerabilityduring2010-2015timeandspacestructureevolutionwasanalyzedbyArcGIS.TheresultsshowthatthelevelsofvulnerabilityintheeasternandwesternofBeijingweresignificantlyhigherthanthoseofotherregions.ThevulnerabilityofChaoyang,Fengtai,andShijingshanhasbeenbetweenlowandmoderatevulnerabilityduringperiodfrom2010to2015;thevulnerabilityoftheHaidiandistrict,Fangshandistrict,Tongzhoudistrict,Daxingdistrictandtheareaofthegatewayhasbeenbetweenlowerandlowvulnerability;InShunyi,Changpingdistrict,Huairoudistrict,Pinggudistrict,Miyuncounty,andYanqingcountyisrelativelyfarfromthecentralcity,thepopulationdensityissignificantlylowerthanotherarea,thedegreeofvulnerabilityareofteninalowvulnerability.Theresearchresultsprovidescientificbasisfortheplanning,constructionanddevelopmentofurbangovernment.

Keywords:

urbanvulnerability;spatio-temporalevolution;Beijing

城市脆弱性是经济脆弱性、社会脆弱性、生态环境脆弱性的综合体现。

城市脆弱性的评价与调控研究对提升中国城镇化质量、实现可持续发展具有重要意义。

伴随着大量人口和经济向城市集聚，城市正成为各种灾害和风险的多发地，城市脆弱性不断加重，随着时间的推移，慢性沉积效应越来越被放大，形成“累积”过程效应和累计放大效应，这种慢性沉积和放大过程久而久之地累积超过一定阈值时，城市就会脱离持续发展状态，脆弱性逐步加大，一旦遇到外部干扰因素的“催化”，脆弱性状态就会加速放大效应甚至突变效应，导致城市系统崩溃。

新型城镇化发展模式要求不断降低城市脆弱性，不断提升城镇化发展质量。

目前较为缺乏城市脆弱性的实践应用研究，尤其是缺乏城市脆弱性的调控应对措施研究。

为了提高城市综合应对力，科学掌握城市近期脆弱性的变化情况，显得十分必要。

开展城市脆弱性研究的最终目的，是要尽可能“去脆弱性”。

在城市管理实践中调控城市脆弱性，以期做到防患于未然，有效遏制城市脆弱性的进一步发展。

城市脆弱性评估为城市的可持续发展提供科学的决策依据，为动态把握城市未来的发展趋势和警情，提供科学支撑。

1.文献回顾与述评

脆弱性早期应用于自然灾害和气候变化等自然科学研究领域。

不久，社会科学领域引入脆弱性概念，认为是脆弱性是系统承受不利影响的能力。

而今，脆弱性已经演变一个的概念的集合，通常认为，脆弱性由暴露性、敏感性和应对能力三方面构成。

暴露是指对致灾因子扰动等不利影响的可能性，敏感性为系统遭受内外扰动的容易程度，应对能力是指系统抵抗不利影响并从不利影响中恢复的能力。

在传统脆弱性概念的基础上，城市脆弱性概念得以衍生[1]。

Blaikie等认为脆弱性是灾害形成的根源，在同一致灾强度下，脆弱性是导致灾害最终形成和不同区域灾情差异的主要原因[2]。

由于人的认知能力的有限性，以及技术发展的有限性，人类对于致灾因子的作用机理是尚且难以完全认知。

城市脆弱性是防灾减灾过程中人类可以有所作为的领域，减少城市脆弱性是降低灾情损失最为直接和有效的方法[3]。

国际上开展了许多关于社会脆弱性的研究[4,5]，但有关经济脆弱性研究却相对较少，进行了一些经济脆弱性的理论[6]和实证研究[7]。

国外有关经济脆弱性的研究相对国内较为丰富，但经济脆弱性的实证研究多集中于企业脆弱性[8]、区域经济脆弱性（如岛屿[9]），甚至国家尺度经济脆弱性[10]，一些学者进行了区域经济系统脆弱性研究[11]、旅游经济脆弱性研究[12]及生态经济脆弱性研究[13]。

但城市尺度的脆弱性研究相对较少，特别现有的城市脆弱性评估多是侧重于经济系统脆弱性[14-16]、生态环境脆弱性[3,17,18]、灾害脆弱性领域[19]等角度，而对于城市尺度的综合脆弱性评估仍存在较大研究空间[20,21]，总体而言，城市脆弱性综合评估不足。

城市脆弱性是指城市在发展过程中抵抗经济、社会、生态发展等内外部自然要素和人为要素干扰的应对能力，是暴露性、敏感性和应对能力三要素相互作用的结果，暴露性和敏感性对脆弱性的作用方向为正，应对能力的作用方向为负。

城市脆弱性评估涉及到脆弱性的界定以及相关因素的确定，由于研究视角不同，脆弱性的定义有所差异。

且研究的侧重点也相互有所差异，以上两方面原因，使得城市脆弱性综合评估所选取的指标有所不同[22,23]。

2.评价指标体系的构建

2.1城市脆弱性界定及其评估思路

我们认为对于城市而言，综合脆弱性较为全面地反映了城市在受到致灾因子扰动时候的综合属性，是对自然系统、社会系统、经济系统等多个城市系统的敏感程度、应对能力以及暴露程度的度量，是一个系统内在的缺陷与不足，与城市的社会因素、政治经济因素、地理环境因素等密切相关。

因此，在进行城市脆弱性评估时，首先要确定评价指标的选择原则、指标选定，然后确定评价方法，指标进行处理，得到脆弱性指数。

最后根据指数值来判断城市脆弱性的大小。

2.2评价指标选取原则

科学性原则，在评价过程中涉及到的数据均来自于北京市统计年鉴或者网上公开的一些数据来进行评价，数据来源科学可靠；全面性原则，选取的评价指标应涉及暴露性、敏感性和应对能力相关的多个要素，涵盖社会经济环境因素，全面综合地进行分析与评价；针对性原则，指标体系的构建对其它地区的城市脆弱性评价研究及北京市城市安全规划具有一定的指导性；可行性原则，指标体系的建立必须有理可依，切实可行。

能够进行定量处理和相关数学计算与分析；简明性原则，选取的各评价指标应该具有代表性，不宜过于繁琐，过于具体，指标也不能过于简单，以至于难以体现结论的科学性和准确性，同时还要避免指标的遗漏，不真实的现象，并且数据容易获得且计算过程简单明了；定性和定量相结合原则，定量指标易于分级和比较，但对于综合性、关联性反映不足，可采用部分定性指标转化为定量指标以获得更高的可信度。

2.3评价指标体系内容

基于以上原则，参考有关脆弱性指标的选取[14-21,24-32]，依据风险评估、应急管理等专家的建议，并考虑到数据资料的可更新性、详尽程度，从北京市统计信息网《北京区域统计年鉴》、《北京市统计年鉴》选取以下指标作为评价指标，构成了本次城市脆弱性评价指标体系。

（1）人口密度

（1）

公式中，

为区域总人口，

为区域总面积，

为单位区域人口数量，也就是所谓的人口密度指数，人口越密集的地方，灾害发生所造成的损失就越大，风险率就越高。

人口密度与城市脆弱性呈正比。

（2）经济密度指数

（2）

公式中，

为区域经济总量，

为区域总面积，

为单位区域经济数量，即经济密度指数，E越高，则该区域中的建筑物、生产能力、工业设施和居民区数量就越多，承灾体暴露性就越高。

经济密度指数与城市脆弱性呈正比。

（3）弱势群体比重

（3）

公式中，

为65岁以上老人和0-14岁人群总数，

为区域总面积，

为弱势群体比重。

与城市脆弱性呈正比。

人口因素是导致社区应急脆弱性的一个重要因素，由于人口社会特征的差异，不同行政区在突发事故诱发、事故处置、事故恢复能力等方面有较大的差异，如0-14岁未成年人、65岁以上老年人在面对地震、城市暴雨内涝、火灾以及社会突发事件时，他们撤离、躲避等方面能力就显得不足，如果行政区中这部分人员比例高于其他行政区，显然可以知道行政区在应对突发事故时，能力不及其他地方。

弱势群体人口越密集的地区，敏感性就越高，受到灾害后则更容易造成损失。

（4）林木绿化率

（4）

公式中，

为林木绿化面积，

为区域总面积，

为区域林木绿化率。

值越大，则该区域的环境质量就越高，承载体敏感性就越低。

林木绿化率与城市脆弱性呈反比。

（5）地区失业率

（5）

公式中，

为失业人口数，

为在业人口和失业人口总数，

为地区失业率。

即指一定时期满足全部就业条件的就业人口中仍未有工作的劳动力数字，地区失业率越高，则该区域的经济发展就越滞后，恢复能力就越差。

所以城市脆弱性和地区失业率呈正比。

（6）人均

（6）

公式中，

表示区域经济总量，

代表区域人口总数，

即是区域人均生产总值，常作为发展经济学中衡量经济发展状况的指标，是最重要的宏观经济指标之一，它是人们了解和把握一个国家或地区的宏观经济运行状况的有效工具。

人均

越高的区域，承载体应对灾难的能力就越强，受灾后的恢复能力也越强。

与城市脆弱性呈反比。

选取这些指标，目的是尽可能涵盖所有相关的因素，这些因素对不同的突发事件，影响效果有所不同，但同时对应急管理有着深刻的影响，直接关系到城市脆弱性。

通过专家评判与一些实际经验，确定这些因素对城市脆弱性的影响程度，从而确定城市面对不同突发事件的脆弱性以及不同行政区脆弱性的分布。

2.4评价方法选择

指标体系评估法，利用指标体系进行评估的方法是一种考虑了多方面影响因素的综合方法，根据不同灾害类型或是评价对象，分析脆弱性形成机制、表现特征、变化模式等方面建立评价指标体系，利用数学方法计算得到脆弱性指数，来表示评价单元脆弱性程度的相对大小，是目前脆弱性评价中较常用的一种方法；历史数据分析法，根据灾害历史数据资料，可进行做灾后的脆弱性评估分析。

这种评价方法主要考虑承灾体在面临灾害时的损失程度，利用历史灾害资料建立历史灾害矩阵，考虑经济、社会、技术、环境等因素，进行死亡率、相对或绝对经济损失率的运算，从而得出脆弱性的相对水平；实地调查法，对于家户、个人等承灾个体的脆弱性直接度量，主要采取实地采样调查以及问卷访谈等方式进行，适用于在小范围内直观准确的获取不同灾害类型对承灾个体的影响情况。

该方法是一种基础方法，评估分析结果比较精确，能够通过个体的脆弱性反应一定区域内总体的灾害风险和脆弱巧特征，具有一定的推广型和适用性。

但不论是实地统计还是问卷调查，成本偏高，效率比较低，而且实际操作中的统计方式和调查模式直接影响脆弱性评估的精度。

综合成本、推广度等多方面考虑，此次评估选用的是指标体系评估法。

模糊综合评价为指标体系法的一种。

本次评估采用一级模糊综合评价。

它不仅可对评价对象按综合分值的大小进行评价和排序，确定因素影响的相对重要性，而且还可根据模糊评价集上的值按最大隶属原则去评定对象所属的等级，克服了传统数学方法结果单一性的缺陷，结果包含的信息量丰富。

（1）建立评价因素论域　

（7）

即

个评价指标。

（2）建立评语等级论域　

（8）

即

个评价对象。

（3）在

与

之间进行单因素评价，建立模糊关系矩阵

，逐个对被评事物从每个因素

进行归一化处理，进而得到模糊关系矩阵：

（9）

式中：

--因素论域

中第

个因素

对应于评语论域

中第

个等级

的隶属度，其中

，

。

隶属度

的表达公式为：

越大越优型：

（10）

越小越优型：

（11）

式中：

--第

个指标的最小值；

--第

个指标的最大值。

（4）确定评价因素的权重　权重表示各个指标的重要程度。

已有权重计算方法有层次分析法、排序法、熵权法、主成分分析法等。

本文选用层次分析法赋权。

（5）计算模糊评价结果　将权向量

与模糊关系矩阵

合成[9]，即：

（12）

式中：

。

3.实证评价分析

3.1样本数据

（1）选择依据

本研究以北京为研究对象，北京是我国的首都、直辖市、国家中心城市、超大城市，全国政治中心、文化中心、国际交往中心、科技创新中心，是中国共产党中央委员会、中华人民共和国中央人民政府、全国人民代表大会、中国人民政治协商会议全国委员会、中华人民共和国中央军事委员会所在地。

北京位于华北平原北部，背靠燕山，毗邻天津市和河北省，在京津冀协同发展中处于核心地位。

且北京和张家口将在2022年承办冬季奥运会。

随着人口的不断攀升、经济发展速度的加快，正成为各种灾害和风险的多发地，导致各类“慢性城市病”进入突变和高发期，城市脆弱性不断加重，一旦遇到外部干扰因素的“催化”，这种脆弱性状态就会在瞬间加速放大，影响城市安全运行。

新型城镇化发展模式要求不断降低城市脆弱性，不断提升城镇化发展质量。

（2）评估范围

此次评估的区域涵盖北京山地面积10,317.5km2，平原面积6,390.3km2，其中，市区面积1,368.32km2，建成区面积1289.3km2。

共有140个街道办事处、142个建制镇、35个建制乡、2554个社区居委会和3955个村民委员会。

其中地处北京二环路以内的东城区、西城区两个区是传统上的内城区，随着城市发展，朝阳区、海淀区、丰台区和石景山区也被理解为城内地区。

2010年7月1日，调整首都功能核心区行政区划，撤销北京市原东城区、崇文区，设立新的北京市东城区，撤销北京市原西城区、宣武区，设立新的北京市西城区。

（3）数据来源

由北京统计信息网的北京统计年鉴选取2010~2015年北京市各行政区人口密度、弱势群体比重、地区失业率、林木绿化率、经济密度、人均

这6项指标。

3.2基于模糊综合评价的北京市综合脆弱性评估

对2010~2015年北京市各行政区的6项指标进行归一化计算，获得各年的关系矩阵

。

以2015年各项指标数据为例，关系矩阵R如下：

0.159

0.314

0.070

0.200

0.982

0.787

0.000

0.000

0.000

0.000

0.986

1.000

0.666

0.843

0.160

0.747

0.998

0.440

0.708

0.942

0.390

0.774

0.812

0.081

0.703

0.922

0.404

0.780

0.663

0.152

0.670

0.835

0.404

0.775

1.000

0.421

0.986

0.997

0.705

0.988

0.236

0.093

0.947

0.991

0.277

0.964

0.670

0.048

0.967

0.979

0.327

0.977

0.956

0.495

0.949

0.993

0.810

0.962

0.814

0.004

0.947

0.993

0.232

0.961

0.732

0.000

0.998

0.999

0.798

0.998

0.000

0.064

0.999

0.999

1.000

0.999

0.636

0.129

0.989

0.998

0.882

0.990

0.725

0.064

0.998

0.999

0.900

0.998

0.752

0.067

1.000

1.000

0.862

1.000

0.501

0.007

对人口密度、弱势群体比重、地区失业率、林木绿化率、经济密度、人均

这6项指标进行赋权，得各项指标权重

为：

采用等距离法把综合脆弱性划分为5级：

评价集为

={低度脆弱性，较低度脆弱性，中度脆弱性，较高度脆弱性，高度脆弱性}。

低脆弱性（0～0.2）、较低脆弱性（0.2～0.4）、中脆弱性（0.4～0.6）、较高脆弱性（0.6～0.8）和高脆弱性（0.8～1）[24]。

按以上方法计算出2010~2015年北京市综合脆弱性评估结果，见图1的（a）~（f）。

（a）2010（b）2011

（c）2012（d）2013

（e）2014（f）2015

图12010~2015年北京市脆弱性评估结果

由图1北京市城市综合脆弱性评估的6年结果可看出：

东城区和西城区的脆弱性程度相比较其他行政区而言，明显较高，且连续6年内达到中度脆弱性以上，其中西城区在2010年-2012年，脆弱性程度达到高度脆弱性，直到2013年以后，才有所缓解；朝阳区、丰台区、石景山区的脆弱性程度6年内始终徘徊在较低度脆弱性和中度脆弱性之间，其中朝阳区和石景山区的脆弱性指数在2011年均达到0.6，属于中度脆弱性，其经济等指标方面明显要低于东城区和西城区，且具有较大差距；海淀区、房山区、通州区、大兴区和门头沟区这6大行政区脆弱性程度6年内徘徊于较低度脆弱性与低度脆弱性之间；顺义区、昌平区、怀柔区、平谷区、密云县和延庆县这6个区在地理位置上居于北京市城市中心以北，距离市中心较远，人口密度要明显低于其他区，脆弱性程度也常年处于低度脆弱性。

4.建议

4.1基于城市脆弱性评估优化空间规划布局

基于城市脆弱性优化空间规划，是降低城市脆弱性的首要路径，整个北京市的现有空间布局优化，是目前急需解决的问题，特别是西城区、东城区是今后空间规划优化的重点区域。

一是，要动态优化规划设计，特别是安全基础设施的空间布局。

利用数字化技术和数字化管理手段，以脆弱性动态评估为基础和依据，将规划设计的动态性落实到城市安全管理的实际工作中去。

二是，严格按照规划设计进行各个设施、项目的布局和调整，特别是要重视北京市各个行政区尤其是高脆弱性区的水源和能源的规划设计落实情况，必须严格全面监督，将整个规划、设计、建设、运行、维护、报废的过程，在城市化数字平台上，公开、透明地向公众披露，动员社会监督，促进规划设计的实际落地。

三是，对于实际存在的违规建设，应严格比对城市规划设计，进行针对性的查处和问责，切实保障整个规划、设计、建设、运行、维护、报废的过程的一致性。

4.2基于城市脆弱性评估调整经济发展方向

加强城市经济建设，提升我国城市发展的经济保障能力，应该成为城市“去脆弱性”的基本手段之一。

就北京市而言，过去一直都是发展第二产业，随着突发灾害的增多，经济脆弱性面临很大挑战，必须要有新的规避路径。

一是优化北京产业结构，特别是结合不同行政区的自然地理资源禀赋，根据实际经济和社会发展情况，考虑到实际供需的均衡，积极培育主导产业，倡导产业集群，避免产业对资源的过度依赖，引导发展主导产业前提下的多元化产业发展方向，提高经济抗风险能力。

二是，应重视和开展以社区为单位的经济产值的统计工作，以有效解决目前行政区经济值难以在街区微观尺度上分配的现实评估困境，从而提高不同街区脆弱性变化测度工作的精准度；三是，逐步减小各行政区县公众之间的收入分配差距，增强需求，以培育北京经济增长的内生动力。

4.3基于城市脆弱性评估提高社会应对能力

加强防灾管理、提高社会系统的应对能力，是城市“去脆弱性”的重要方面。

一是，对于脆弱性较高的行政区，人口及经济值密度都较大，社会应对能力的提升是有效减轻损失的路径，例如西城、东城、朝阳、石景山等区，优化和调整这些区的安全基础设施布局前提下，应特别重视人口、经济的有步骤的向顺义区、昌平区、怀柔区、平谷区、密云县和延庆县疏离，以减小密度。

二是并加强社区安全宣传、培训、演练工作，重视对社会公民的防灾知识和技能的宣传和教育，加强联合演练，增强公众的危机意识和自救能力，提高公众对防灾避灾设施的使用能力，提高城市对突发事件的防控、预警、响应、处置、善后恢复的速度、效度；三是重视培育和构建政府和社会组织应急协同网络，政府引导、社会力量辅助、公众有序参与，统一指挥、就近配置应急资源、快速处置突发事件等，促进第一时间发现问题、第一时间处理问题、第一效率解决问题。

4.4基于城市脆弱性评估改善生态系统状况

城市生态系统不是一个“自给自足”的系统，它的提升需要有一个人工管理完善的物质输送系统，以维持其正常机能。

一是要综合运用技术、行政、法律、经济、文化等手段，促进各类资源节约、集约利用，大幅提高北京资源利用效率，减轻能耗；二是以污染防控为主，促进北京综合环境整治工作全面深化，通过建立污水处理厂、垃圾处理厂、提倡垃圾分类等措施，辅助大气环境、水环境与土壤环境灯生态系统分解、自净。

三是，重视生态区域规划理念的普及，对于高脆弱性区，比起那些中度、低度区，人口、经济发展需要的资源支撑，愈发依赖外围供给者，而绿地等面积的比重极为有限，承担维持生态体系的能力相对变差，必须着手引导以上区内的公众意识到对生态的依赖性和责任，使得他们认识到假如气候变化、或者政治环境变动引发突发事件、或是排污渠道的突然断裂，他们所面对的生态后果，从而促进他们减轻对外围资源的依赖和对所在生态的破坏速度和程度。

参考文献

[1]张晓瑞,张琳雅,方创琳.概念、框架和测度:

城市脆弱性研究脉络评述及其拓展[J].地理与地理信息科学,2015,31（4）:

94-99

[2]BlaikieP,CannonT,DavisI,etal.AtRisk:

NaturalHazards,People'sVulnerability,andDisasters[M]