以GIS方法模拟公园选址分析步骤

A. GIS选址方法

归纳起来，GIS选址方法主要有层次分析法、重心法、网络覆盖模型和模拟仿真法等几种方法，下面对这几种方法进行简要的分析。

1.层次分析法

层次分析法是美国运筹学家T.L.Saaty教授于20世纪70年代提出的一种实用的多方案或多目标的决策方法。它合理地将定性与定量的决策结合起来，按照思维、心理的规律把决策过程层次化、数量化，特别适合那些难于完全定量进行分析的复杂问题。它首先将所要分析的问题层次化，即根据问题的性质和要达到的总目标，将问题分解成不同的组成因素，按照因素间的相互关系及隶属关系，将因素按不同层次聚集组合。形成一个多层分析结构模型，最终归结为最低层（方案、措施、指标等）相对于最高层（总目标）相对重要程度的权值或相对优劣次序的问题。

层次分析法的优点是：(1)简单明了，提供了层次框架，便于整理思路；(2)通过对比进行标度，增加了判断的客观性；(3)把定性判断与定量推断结合，增强科学性和实用性。

然而层次分析法也存在明显的不足：(1)层次分析法客观性很高，因素较多（超过9个）时，标度工作量太大，易引起标度专家反感和判断混乱；(2)层次分析法也有致命的缺点，它只能在给定的策略中去选择最优的，而不能给出新的策略；(3)层次分析法中所用的指标体系需要有专家系统的支持，如果给出的指标不合理则得到的结果也就不准确；(4)构造判断矩阵时，由于受资料、信息和分析人员水平的限制，很难准确地用“稍微！ 重要”、“较为重要” 和“极端！ 重要” 等模糊字眼来表示两元素间的关系，评价结果受人为主观因素影响大，且判断矩阵的一致性不甚理想。

层次分析法可用于CO₂地质封存选址工作中，这主要是由地质封存选址的多因子性决定的（参见第六章第四节多因子排序选址技术的GIS实现）。在因子权重分配结构表中可以看出，因子根据特性划分为指标层A、指标亚层B、指标亚层C和具体指标层D。在划分层次时，要考虑因子的归属关系。另外，具有一票否决的因子应予以关注，并在评价时单独考虑，不计入同一层级的因子权重计算中。

2.重心法

重心法是单个设施选址最常用的方法，如物流配送中心、油库选址、库房、工具设备存放点、停车场等，重心法也常常用于剔除一些不合适的备选方案。重心法是一种静态的方法，将需求点看成是分布在某一平面范围内的物体系统，各点的需求量和资源量分别看成是物体的重量，物体系统的重心点将作为选址空间的最佳设置点。

GIS中的最短路径分析是重心法中常用的方法。

重心法的优点是：(1)计算简单，数据容易搜集，易于理解；(2)对于单一设施定位时应用解析方法简便易行；

重心法的不足有：(1)自由度过多导致计算量较大；(2)迭代法计算求得的最佳地点实际上往往很难找到；(3)对于复杂的选址问题，使用重心法常常感到困难，通常需要借助其他更为综合的分析技术。

若碳源分布清楚，目标靶区地质条件相似，为求得最佳CO₂运输路由，即可用该方法进行选址。

3.网络覆盖模型

网络覆盖模型可用于移动基站覆盖、服务网点覆盖、油库最大覆盖面积选址等多方面，可解决对于需求已知的一些需求点，如何确定一组服务设施来满足这些需求点的需求，也就是需要确定服务设施的最小数量和合适的位置。可分为两种不同的模型：集合覆盖模型（用最小数量的设施去覆盖所有的需求点）和最大覆盖模型（在给定数量的设施下，覆盖尽可能多的需求点）。前者常用启发式算法；后者常用贪婪算法。移动基站覆盖等选址可以首先根据GIS中地图进行场址初选，根据数字地形图，生成正射三维影像，或进行三维浏览，从而能够快速地把握整个地区的地形特点，同时参考已有的站点、居民区位置、道路位置，就可以初步推测若干个比较合理的站址。初选出部分地址点后可以使用DEM分析方法优化站址选择方案，使用GIS中的同时分析计算出几个候选站点的可视域，并把可视域叠加到地图上，依此衡量是否能够覆盖决策者感兴趣的区域。

在综合考虑碳源（需求点）、场地封存规模（最大覆盖模型）、交通条件或道路位置，在选址地质条件清楚的情况下，可用此法确定场地范围，为灌注井布置提供经济上的依据。

4.模拟仿真法

模拟仿真方法是将实际问题用数学方法和逻辑关系表示出来，建立数学逻辑模型，利用计算机来运行模拟仿真模型，模拟时间系统的运行状态及其随时间变化的过程，对一个系统按照一定的作业规则由一个状态变换为另一个状态的动态行为进行描述或分析，并通过对模拟仿真运行过程的观察和统计，得到被模拟仿真系统的输出参数和基本特征，以此来估计和推断实际系统的真实参数和真实性能，然后通过模拟计算及逻辑推理确定最佳布局方案。

模拟仿真法的优点有：(1)直观形象，清晰明了；(2)研究结果相对解析方法更接近于实际的情况。

其缺点是：(1)进行相对比较严格的模型的可信性和有效性的检验；(2)有些仿真系统对初始偏差比较敏感，往往使得仿真结果与实际结果有较大的偏差；(3)要求设计人员必须具备丰富的经验和较高的分析能力，面对相对复杂的仿真系统。

模拟仿真方法在CO₂地质封存选址工作中主要应用于具体的单点位置选取及灌注井施工选点等工作。在具体使用时应结合其他数值模拟方法综合运用。

当然，应用空间选址方法进行选址不是单一方法的简单运用，可以是好几种方法综合的使用，另外，还可以使用模糊聚类法、遗传算法等众多算法进行数学建模。

B. 应用地理信息系统公园选址

参照
实习六 ArcGIS空间分析--公园选址

一、主要内容
围绕公园选址问题，练习ArcGIS中的空间分析功能，主要使用缓冲区分析、叠置分析和特征选择分析等。

二、学时安排：2学时
三、预习内容
1、ArcToolbox的相关知识

ArcToolbox是用于空间数据格式转换、叠加处理、缓冲区生成、坐标转换等的集成化“工具箱”。ArcToolbox以树形结构方式组织了120多个不同的空间数据处理工具，并且都是以菜单驱动的方式提供出来，这为我们以一种确定的、轻松的方式去完成哪怕是很复杂的工作提供了前所未有的方便。

2、GIS中缓冲区分析、叠置分析和特征选择分析的含义和用途；

3、预习ArcGIS中缓冲区分析、叠置分析和特征选择分析的具体操作；

4、公园选址问题：

公园选址条件：

1)相对安静（离主要公路0.2公里之外）且交通方便（离主要公路0.8公里之内）

2)公园最好依附在大小适中的天然河流上。

3)公园选址要避免沼泽地；

相关数据，提供三层模拟数据：

交通图（公路分为主要、次要两个等级）---Road层；

水系图（河流分为1-3等）---Stream层，等级为2的河流才适合建公园。

沼泽地图（类型为1是沼泽地，99为非沼泽地）---marsh层；

针对公园选址的要求，列出空间操作顺序：

a)对Road层中的主要公路建立0.8,0.2公里缓冲区，将两缓冲区进行空间叠置得到公园候选区域---zones。

b)将Marsh层和zones进行多边形空间叠置分析，取位于zone内的非沼泽地区域Zmarsh；

c)将Stream层与Zmarsh进行空间叠置，取位于Zmarsh内，等级为2的河流段为公园建立的候选地址。

四、具体内容及操作
1． 首先进行模拟数据的浏览，启动ArcCatalog，如图

2． 创建Connect Folder到E:\park，以方便进一步操作。

3． 实习数据包括road ，marsh ，steam三个Coverage层，用ArcCatalog浏览实习数据

注意marsh层的属性表中有type属性项，1表示沼泽区，99表示非沼泽区

注意stream层的属性表中有class属性项，0，1，2，3表示河流等级

4． 打开Buffer Wizard工具：打开ArcMap程序，点击Tools/Custmize…，进入Commands页；在Catagorie下点Tools，将Commands下的Buffer Wizard..拖到ArcMap的工具栏（如下图）。

5． 将Road层添加到新的Map中，点Layers的Properties，在General栏中的Unit设置为meters:

6. 点击工具栏上buffer wizard.. ,对Road arc要素建立半径为0.2km的NearBuf;在ArcMap下增加一属性项Inside（Short integer型）。

7.类似6，建立半径为0.8的FarBuf.

8、点击工具栏上ArcToolBox图标启动ArcToolBox ，启动后如图：

ArcToolBox由3D Analyst Tools, Analysis Tools，Conversion Tools，Data Management Tools和Coverage Tools等工具组成。点前面的加号可展开各项。

9、将FarBuf与NearBuf两层叠置，得到Zones层：

点击ArcToolBox/Analysis Tools/Overlay，如下设置：

OK后，得到叠加层Zones.

10、打开Zones层的属性表，增加一属性项Inside（Short integer型，用于区分环内外），启动Editor/Start Editing,将小缓冲区内的Inside值设为1，远近缓冲区的环的Inside值设置为2，关闭编辑状态，Editor/Stop Editing,注意保存编辑结果。

11、将Marsh层与Zones层多边形叠置分析，找出缓冲带内的非沼泽地—zmarsh。

双击选择Analysis Tools下Overlay工具下的Intersect将其启动

在弹出的对话框中输入以下内容，定义要进行Intersect的两个层分别为E:\park\zones和E:\park\marsh, 输出图层为E:\park\zmarsh。

点击OK,成功后，得到叠置结果，如图：

12、对Zmarsh层选择符合条件的区域：

选择Selection菜单下的Select By Attributes，在弹出的对话框中输入查询语句如下图

其中Inside＝2表示在0.8公里缓冲区而不在0.2公里缓冲区，Type＝99表示非沼泽地。选择Apply，然后点Close,则满足条件的Polygon被选中。

在zmarsh polygon处点鼠标右键，在弹出的菜单中选择Properties,弹出如下的对话框，选择Selection，为它赋予比较明显的符号，如黄色。

可以看到赋色后的效果。

13、将stream层与zmarsh层进行叠置分析，得到sitecov图层：

双击选择Analysis Tools下Overlay工具下的Intersect将其启动

在弹出的对话框中输入定义要进行Intersect的两个层分别为E:\park\stream和E:\park\zmarsh, 输出图层为E:\park\sitecov,其它和第7步做法相同。操作完成后，查看新生成的sitecov层

14、sitecov图层包含了提取河流特征所需要的信息（由属性项class、inside、type表示），满足公园选址的所列要求。距公路0.2—0.8km的区域（inside值为2表示），穿过非沼泽地（type值为99），分类级别为2的河流（class为2）。

下面进行特征提取，将满足条件的河流分离到一个新的层中final：

双击选择Analysis Tools下Extract工具下的Select将其启动.在弹出的对话框中选择要进行特征提取操作的图层E:\park\sitecov,输出层设为Final.

按 ，在Query Builder对话框中填入特征提取语句。

点“OK”，回到上一步对话框，再OK，

若没有，选择Finish完成操作。在ArcCatalog中浏览最终结构final。图上显示的即为满足条件的工业备选地址，即距公路0.2—0.8km的区域（inside值为2表示），穿过非沼泽地（type值为99），分类级别为2的河流（class为2）。

五、附：Overlay工具下Identity，Union，Intersect，Update的区别

Identity（识别操作）：先计算两图层集合交集，只有覆盖在输入图层范围内的要素被保留。

Intersect（求交操作）：计算两图层几何交集，两图层公共部分予以保留。

Union（合并操作）：计算两图层几何交集, 两图层所有要素均予以保留。

Update（图层更新操作）：通过叠置两图层要素来创建新图层，操作图层定义图层更新区域，操作图层替换被它覆盖的原图层的图形要素，结构存贮在输出图层中。

C. GIS空间分析方法是什么

指在GIS(地理信息系统）里实现分析空间数据，即从空间数据中获取有关地理对象的空间位置、分布、形态、形成和演变等信息并进行分析。

根据作用的数据性质不同，可以分为：

1、基于空间图形数据的分析运算；

2、基于非空间属性的数据运算；

3、空间和非空间数据的联合运算。空间分析赖以进行的基础是地理空间数据库，其运用的手段包括各种几何的逻辑运算、数理统计分析，代数运算等数学手段，最终的目的是解决人们所涉及到地理空间的实际问题，提取和传输地理空间信息，特别是隐含信息，以辅助决策。

(3)以GIS方法模拟公园选址分析步骤扩展阅读

空间分析源于60年代地理学的计量革命，在开始阶段，主要是应用定量（主要是统计）分析手段用于分析点、线、面的空间分布模式。后来更多的是强调地理空间本身的特征、空间决策过程和复杂空间系统的时空演化过程分析。

实际上自有地图以来，人们就始终在自觉或不自觉地进行着各种类型的空间分析。如在地图上量测地理要素之间的距离、方位、面积，乃至利用地图进行战术研究和战略决策等，都是人们利用地图进行空间分析的实例，而后者实质上已属较高层次上的空间分析。