《Land》：An Integrated Spatial Framework for Seismic Risk Assessment of Critical Transport Corridors: A Multi-Criteria Decision Analysis for Istanbul’s D-100 Highway
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地震对交通系统的破坏不仅源于结构损伤，还源于环境条件与功能依赖关系。由于资源约束要求逐步实施韧性（resilience）干预，空间风险优先级排序至关重要。本研究提出了一种整合空间框架，用于评估关键交通廊道的地震风险并确立优先级排序基础。准则层级结构分为三大类及
地震对交通系统的破坏不仅源于结构损伤，还源于环境条件与功能依赖关系。由于资源约束要求逐步实施韧性（resilience）干预，空间风险优先级排序至关重要。本研究提出了一种整合空间框架，用于评估关键交通廊道的地震风险并确立优先级排序基础。准则层级结构分为三大类及十三项子准则，涵盖风险的天然-岩土（natural–geotechnical）、结构-物理（structural–physical）及环境-功能（environmental–functional）组分。权重由来自三个学科领域的九人专家组通过模糊层次分析法（Fuzzy Analytic Hierarchy Process, FAHP）推导得出。准则评分在地理信息系统（Geographic Information System, GIS）环境中整合以生成空间风险曲面。该框架应用于伊斯坦布尔D-100公路的Avc?lar–Bak?rk?y段。通过比较源于学科专属权重导出的风险曲面，检验了专家构成敏感性。研究结果表明，地震风险具有多维性，无法从单一学科视角可靠评估，这凸显了多学科方法的必要性。该跨学科框架有助于识别需优先进行详细评估的公路路段。最终，本工作提供了一个全面的决策支持框架，用于廊道尺度地震风险评估，其工作流程经本地重新校准后可适用于其他廊道。
伊斯坦布尔地处北安纳托利亚断层带Marmara段附近，存在约250年未破裂的地震空区，2004至2034年间发生7.0级以上地震的概率达41%±14%。然而，受限于既有建筑存量与城市密度，城市无法同时全面加固所有设施，只能对关键交通廊道实施增量式韧性（resilience）干预。D-100公路作为伊斯坦布尔欧洲侧的高容量交通动脉，其全线同步抗震加固并不现实，因而必须建立科学的优先级排序机制。现有研究多集中于网络层面、行政单元或单一结构脆弱性分析，缺乏在廊道尺度上同时整合天然-岩土（natural–geotechnical）、结构-物理（structural–physical）及环境-功能（environmental–functional）维度的综合评估框架，且难以处理不同学科专家评估分歧带来的不确定性。
针对上述问题，研究人员构建了一套整合空间框架，以伊斯坦布尔D-100公路的Avc?lar–Bak?rk?y段（长15.9 km）为研究区，分析边界为中心线两侧各150 m。该框架将评估准则分为三大类十三项子准则，分别对应灾害（hazard）、脆弱性（vulnerability）与暴露（exposure）组分。研究通过来自地震工程、城市规划与土木工程三学科、共九名专家组员的成对比较判断，运用模糊层次分析法（Fuzzy Analytic Hierarchy Process, FAHP）计算权重，并在地理信息系统（Geographic Information System, GIS）中加权叠加生成风险曲面。进一步地，研究分别采用学科专属权重制图，通过共识与差异分析检验专家构成敏感性，识别需优先进行详细评估的绝对共识段与需补充数据的争议段。
本研究采用的关键技术方法包括：构建涵盖三大类十三项子准则的多层级指标体系；运用FAHP整合九名专家的三角模糊数（triangular fuzzy numbers）判断，通过几何平均与重心法（center-of-gravity）去模糊化计算权重，并采用学科分层自助法（bootstrap，B=1000）与刀切法（jackknife）检验权重稳定性；在ArcGIS Desktop 10.8.2环境下，将准则评分与全局权重加权叠加，以10×10 m栅格为计算单元，采用Jenks自然断点法（Jenks natural breaks）划分为五级风险，生成综合风险曲面；通过Cell Statistics计算三学科风险图的类间差异（Range）与共识水平（SUM），实现空间优先级排序与敏感性分析。研究队列为伊斯坦布尔D-100公路Avc?lar–Bak?rk?y段。
4.1 专家小组的一致性与共识
一致性比率（Consistency Ratio, CR）检验显示，全部36个成对比较矩阵均通过一致性检验（最高值0.097）。Kendall协调系数（Kendall's Coefficient of Concordance, Kendall's W）表明，在主要准则层面全小组一致性较低（W=0.140），但土木工程师（W=0.778）与地震工程师（W=0.433）组内一致性显著高于全小组，提示该层面分歧具有跨学科特征；而在环境-功能准则层面，全小组与组内一致性均较低（组内最高W=0.378），提示该层面分歧主要源于个体差异。
4.2 模糊层次分析法准则权重
FAHP结果显示，结构-物理风险权重最高（0.473），环境-功能风险次之（0.368），天然-岩土风险最低（0.160）。在十三项子准则中，交通与土木基础设施类型（0.240）、周边建构筑物（0.149）与人口密度（0.109）位列前三，而峰值地面加速度（Peak Ground Acceleration, PGA, 0.048）、场地放大效应（Vs
30, 0.041）与液化（0.044）等直接地震动参数排名靠后。学科间权重差异显著：土木工程师对交通与土木基础设施类型赋予权重0.531，而地震工程师仅赋予0.051；城市规划者对Vs
30赋予最高权重（0.103），土木工程师则赋予最低（0.013）。
4.3 风险准则的空间评估
十三项准则经重新分类为1–5级风险后，三组风险因子的空间分布存在部分重叠但差异显著。该研究通过空间叠加分析构建了研究区的综合地震风险分布。
4.4 综合地震风险分布
基于九名专家几何平均权重的综合风险图显示，走廊带中，极高风险（20.50%）与高风险（26.54%）合计约26.54%。高风险区未形成连续条带，而是集中于独立簇群，分别位于Avc?lar路口周边、Kü?ük?ekmece湖以南、曲线爬坡段、Bah?elievler–Bak?rk?y边界及Merter 2立交附近。移除最高权重准则后的验证表明，两图高度一致（Spearman's ρ=0.94），高风险区位置主要受其余准则控制。
4.5 基于学科权重划分的地震风险分布
基于城市规划者、土木工程师与地震工程师三组专属权重分别生成风险图。城市规划者评估下，低风险（35.52%）与中等风险（29.14%）占主导，高风险区集中于Kü?ük?ekmece湖以东及Bah?elievler边界。土木工程师评估下，极低风险类占绝对主导（82.59%），高风险仅为点状焦点。地震工程师评估下，高风险（21.62%）与极高风险（44.18%）合计占65.80%，覆盖大部分走廊。同一区域在学科间差异悬殊，极低风险类比例在4.74%至82.59%之间波动，凸显了权重构成对空间结果的显著影响。
4.6 敏感性与优先分析
4.6.1 比较与敏感性分析
通过计算三学科风险类别极差（Range）发现，仅5.67%的走廊单元被三学科归为同一风险等级，而类差极高（Range=3或4）区域占61.55%，表明专家评估分歧在空间上极为普遍。
4.6.2 优先分析
基于共识水平（SUM）分析显示，三学科一致认定为高风险的区域仅占2.98%，构成绝对共识优先段，主要位于桥梁与高架桥等重大工程结构处；两学科共识段占11.84%，为次级优先；仅单一学科认定为高风险的区域占51.78%，为争议段。分辨率敏感性检验表明，将栅格由10 m聚合至30 m与50 m后，高/非高风险状态保持率分别为99.1%与97.3%，绝对共识区面积下降但位置稳定；等间距与分位数分类下，高风险区位置嵌套，优先段位置具有稳健性，而面积占比随分类方案变化（9.6%–40.0%）。建筑存量缓冲区半径由100 m改为50 m与200 m后，高/非高风险状态保持率分别为93.5%与92.4%，高/极高风险面积占比变化轻微。
讨论部分：
研究核心发现表明，地震风险图并非独立于评估学科之外的客观输出。在相同准则集与分类边界下，高风险与极高风险类的合计比例在土木工程师评估中仅为4.3%，而在地震工程师评估中高达65.8%，综合多学科模型为26.54%。这种约十五倍的差异并非源于测量误差，而是学科专属权重所致，说明专家构成直接支配了多准则地震风险评估的空间结果。学科间不仅存在定量权重差异，更存在概念性分歧：土木工程师持资产中心视角，聚焦桥梁、高架等节点；地震工程师持暴露中心视角，关注人口密度、应急设施与运营连续性；城市规划者则持场地中心视角，重视天然与岩土参数。这三种范式与当代韧性框架相呼应。研究通过共识-分歧映射，将争议风险区在空间上显性化，而非将其视为方法噪声，从而为规划实践提供了可操作的优先分级：绝对共识段为详细评估的首要优先对象；部分共识段为次级优先；争议段则需补充数据与专家咨询。
研究结论：
由于资源约束，城市尺度的全面韧性提升不可行，必须优先从交通系统入手。研究证实地震风险是多维复杂现象，无法仅由结构完整性或单一学科视角充分捕捉，土地利用与功能依赖会系统性放大风险。本研究提出的廊道尺度评估框架提供了筛选级优先排序，而非经验证的地震风险概率估计。专家小组赋予结构-物理（0.473）与环境-功能（0.368）准则最高权重，天然-岩土准则权重为0.160。综合风险图中26.5%的走廊被划为高风险或极高风险，但依学科权重不同，该比例介于4.3%至65.8%之间，仅3.0%的走廊被三学科共同认定为高风险。绝对共识段集中于重大工程结构周边，为详细评估的首要优先；部分共识段（11.8%）为次级优先；争议段（51.8%）则需额外数据与专家评估后方可进行投资决策。该框架的工作流程可迁移至其他廊道，但准则定义、缓冲区距离、FAHP权重、评分阈值与灾害图层等具体参数具有案例特异性，须经本地重新校准，并理想情况下经外部工程验证。
