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結合GIS與AHP嘅綜合評估：阿曼蘇丹國馬斯喀特城市住宅建築嘅地震脆弱性同風險分析
摘要
本研究提出一套先進框架，用於評估阿曼蘇丹國馬斯喀特省Al-Seeb住宅區嘅地震脆弱性同風險。利用涵蓋地震、岩土、結構、環境及社會經濟參數嘅豐富數據集，透過結合地理資訊系統（GIS）同層次分析法（AHP）建立主題性脆弱性地圖，並系統整合成全面嘅風險矩陣。研究發現，Rusayl工業園區因工業設施同油站集中喺人口密集區附近，成為重要嘅危險熱點，增加災害威脅。物理脆弱性模式主要反映岩土特性，但亦受城市密度同基建質素影響。為每個網格單元計算風險指數，並繪製詳細微區劃分地圖，將Al-Seeb劃分為五個風險區。市中心區域如Al-Hail North同舊Al-Khoud部分屬最高脆弱區，而Al-Mawaleh North部分地區因基建老化同缺乏加固，風險介乎高至非常高。Al-Maabilah則顯示結構韌性，60%建築受輕微損害，僅20%遭受重大影響。此強大數據庫為政策制定者、規劃者及持份者提供重要洞見，作為策略決策工具。研究成果符合阿曼2040願景，直接支持聯合國可持續發展目標（UN-SDG）11中所述嘅可持續及抗災城市發展目標。將此見解納入國家城市規劃及建築政策，促進風險知情嘅發展及減低未來項目嘅財務風險。針對以往研究嘅不足及延誤，本研究係阿拉伯地區首個此類研究，對建立可持續韌性嘅阿曼社會貢獻重大。
引言
全球每年都會發生嚴重地震，因規劃不足、工程設計欠佳及建築質量低劣，導致城市住宅建築嚴重受損，造成生命、財產同經濟資源嘅重大損失。隨著全球化、城市化及工業擴展趨勢，人們向城市遷移，工業區發展，對現有住宅基建造成巨大壓力，令災後城市環境嘅恢復能力越來越具挑戰性。要解決呢個問題，必須推動可持續發展同韌性城市設計政策。
建立能應對城市化同新興風險嘅持久系統，需平衡財政限制、技術進步同社區參與。面對老化基建同公眾關注，實現韌性需要多方利益相關者有效合作。強韌嘅城市社會係經濟繁榮嘅基石，提供市場、就業及基本服務。
阿曼地震活動主要受Makran隱沒帶同Zagros褶皺推覆帶嘅區域構造影響，偶爾會有中等規模震動，突顯主動地震風險評估嘅必要性。馬斯喀特屬於低至中等地震活動區，但因鄰近Makran隱沒帶同伊朗南部Zagros斷層系統，容易受到遠距但影響重大嘅區域地震威脅。歷史地震事件顯示，馬斯喀特省尤其係快速發展嘅Al-Seeb地區，需要加強城市地震應變能力。
傳統嘅地震規模Mw在7.5以下存在數學缺陷，難以準確估算地震規模。為解決呢個問題，研究採用Das等人提出嘅Mw_g量度標準，避免缺陷，與其他規模指標更吻合，亦更準確反映輻射能量。
Al-Seeb作為人口密集區，擁有住宅、商業辦公及旅遊設施。由蘇丹卡布斯大學地震監測中心進行嘅綜合地震危害及地球物理測試，揭示阿曼地震風險之高。為確保Al-Seeb等城市區域嘅安全與可持續發展，必須實施健全嘅前瞻性城市規劃及風險評估策略，並依賴精確多學科嘅城市模型方法，推動韌性城市規劃。
本研究採用結合層次分析法（AHP）同地理資訊系統（GIS）嘅空間映射技術，透過多準則決策方法評估Al-Seeb城市住宅結構嘅地震脆弱性。呢種方法對阿曼城市至關重要，因為佢能夠促進數據驅動嘅分區、優先考慮加固需求，並支持與阿曼2040願景一致嘅韌性城市規劃。GIS-AHP模型整合本地化因素，如軟土條件、快速城市擴張及非工程化建築，實現精準微區劃分及風險知情嘅城市發展。
評估涵蓋地震、岩土、物理、結構、環境及社會經濟等多項脆弱性指標，建立主題性地震風險矩陣，最終繪製五個不同風險區（由非常低至非常高）嘅微區劃分圖。對Al-Seeb部分城鎮住宅建築按預期地震表現分為低、中、高三類損害。研究成果與聯合國可持續發展目標11高度契合，強調包容、安全、韌性及可持續城市環境嘅重要性。此研究嘅方法論強調結構及非結構脆弱性嘅全面整合，推動地震風險評估及支持基於證據嘅政策制定，提升城市基建嘅韌性同可持續性。
文獻回顧
地震及相關災害對人類社會造成深遠影響，包括生命損失、財產破壞及經濟中斷。過往地震證明，強烈地面運動會導致不同程度建築損害，從輕微結構問題到完全倒塌，視乎地點條件及結構設計。印度2001年Gujarat地震（Mw_g7.6）造成約46億美元經濟損失。2004年印度洋大地震（Mw_g9.4）引發海嘯，奪去約25萬人生命，影響印度、印尼、馬來西亞、馬爾代夫、緬甸、斯里蘭卡、塞舌爾、泰國及索馬里等多國。1985年墨西哥地震因軟土條件及次生災害加劇破壞。印度、巴基斯坦及阿富汗受2005年喀什米爾地震（Mw_g7.5）影響，住宅及基建嚴重受損。
建築材料選擇及工程設計原則對地震損害影響重大。海地2010年地震（Mw_g6.8）因建築質量差，損害嚴重，造成85億美元損失，醫療設施受創，救援困難。社會經濟因素亦影響脆弱性，高人口密度常導致密集建築，忽視抗震設計。2008年汶川地震（Mw_g7.8）中，人口密集城市面臨物資短缺，包括食水、庇護所及醫療資源。
公用設施如燃氣、水電系統嘅配置影響地震後次生災害及經濟損失。燃氣管線損壞引發火災，曾於1989年Loma Prieta、1995年神戶及2011年東日本大地震中出現。水供應中斷加劇疾病傳播，2010年海地地震即為例證。電力設施受損阻礙交通及經濟活動，迅速恢復供電對減少生命損失至關重要。
醫療及救援設施如醫院、消防站對災後救援關鍵。2010年海地及2005年喀什米爾地震顯示醫療資源不足導致高死亡率。道路網絡完整性影響疏散，1999年集集及2008年汶川地震中，道路受損造成疏散困難。
單一脆弱性指標不足以全面評估風險。多國研究採用AHP多準則決策法，結合結構、社會經濟、地質及環境因素，建立空間脆弱性地圖，並用於風險矩陣、損害分級及經濟損失分析。海灣地區已有多項地震危害研究，涵蓋構造環境、活斷層及地面運動特性，並應用GIS-AHP進行微區劃分，但多缺少結構脆弱性及災後恢復因素。本研究整合地震強度、地面反應、建築庫存及社會脆弱性，提供更全面評估。
本研究相較過往僅聚焦危害映射同經驗地震數據嘅研究，納入暴露度、脆弱性函數及城市規劃見解，更適用於韌性規劃及應急準備。研究亦建立可擴展決策支援框架，連結危害數據與城市脆弱指標，促進針對性減災策略，並可推廣至阿布扎比、蘇哈爾、達曼及拉斯海瑪等海灣城市，支持聯合國可持續發展目標11。
研究區域
馬斯喀特省總面積約3500平方公里，下轄六個行政區：Al-Amarat、Bawsher、Muscat（舊城）、Muttrah、Qurayyat及Al-Seeb。Al-Seeb面積488.9平方公里，東北部設有馬斯喀特國際機場，為阿曼重要交通樞紐，連接國內外。Al-Seeb北界為海岸線，南接Rusayl工業園區。下圖展示Al-Seeb地理佈局及危險與重要基建分佈。
研究區內包括歷史悠久嘅Old Al-Khoud，保留傳統阿曼建築風格，建築多逾百年。相對地，Al-Mouj及Al-Hail North為過去十五年新建現代社區，採用先進建築技術及城市規劃。Al-Seeb中部人口稠密，主要城區包括Al-Khoud及Al-Maabilah。私家車普及促使主要道路沿線每約一公里設置加油站。醫療設施集中於中部，擁有多間醫院及醫療中心。下圖展示相關區域及建築樣貌。
2024年6月Al-Seeb人口分佈詳見下表。
方法論
現代城市住宅建築設計及項目開發需大量資金，涵蓋地方、區域及國家層面多個階段。保障建築安全及減少災害損失係持續挑戰，單一脆弱因素不足以應對。研究分三大階段，涵蓋數據收集、脆弱性評估及風險分析，流程如下圖所示。
快速視覺掃描調查及數據收集
初步收集多源數據，涵蓋選定脆弱性指標（如下表），於2025年2月至5月對Al-Seeb主要住宅區進行快速視覺掃描，記錄建築高度、建造年份及結構完整性等結構特徵。
多準則脆弱性評估
整合所有脆弱性主題數據，建立層次結構，根據Saaty提出嘅AHP方法進行配對比較，分配權重及排序。AHP結合客觀同主觀因素，協助決策者制定災害管理策略。具體步驟包括：
– 定義主題及子主題：確定影響脆弱性嘅關鍵因素，基於專家判斷、實地觀察及文獻回顧。
– 配對比較及權重分配：根據Saaty量表（1至9），評估各指標相對重要性，計算權重並標準化。
– 一致性檢查：計算一致性指數（CI）及一致性比率（CR），確保判斷邏輯合理，CR超過0.1需重新評估。
研究區域以1公里×1公里網格劃分，將標準化排名值與實際數據結合，生成各主題脆弱性空間分佈圖。
多準則風險評估
選取關鍵脆弱性主題，對RVS調查中建築進行質性評估。地震及岩土脆弱性指數以棧格平均，根據下表分類標準排序。採用分位數分類法，確保每個脆弱性等級約佔20%，建立風險矩陣，並劃分Al-Seeb五個地震風險區：非常低、低、中、高及非常高。
最後，將微區劃分結果結合建築分類及結構特性，為城市規劃及抗震加固提供數據支持。
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評論與啟示
呢篇研究以先進GIS-AHP方法，結合多維度數據，對阿曼馬斯喀特Al-Seeb地區住宅建築嘅地震風險進行全面評估，填補阿拉伯地區以往相關研究嘅空白。研究不僅聚焦地震強度，亦納入社會經濟、基建品質及城市規劃因素，從多角度呈現脆弱性特徵，具備高度實用價值。
對香港及其他地震風險較低但城市密集地區，該方法亦具借鑑意義。隨著全球氣候變化及城市化加速，跨學科、多準則風險評估將成為城市韌性規劃關鍵。研究強調數據驅動及政策結合，推動可持續發展目標，突顯科研與實務相結合嘅重要性。
不過，研究亦面臨數據獲取困難及模型不確定性挑戰，尤其係高密度城市環境中衛星數據解讀受限。未來可結合物聯網及實時監測技術，提升風險評估精度及應急響應效率。整體而言，該研究框架為地震風險管理提供科學依據，為政策制定者及城市規劃者提供寶貴工具，值得其他地區參考及推廣。
