Model Builder空间选址建模技术



 空间分析的重要应用之一就是选址分析，空间选址问题在人们的生产生活、经济发展中都有着非常广泛的应用，如超市、银行、工厂、仓库、急救中心、消防站、垃圾处理中心的空间选址，选址的好坏直接影响到服务方式、效率、成本，进而影响到利润和市场竞争力。恰当的选址会给人民的生活带来便利，降低成本，提高服务效率。因此，选址问题研究有着重大的经济和社会意义。

1 GIS选址适宜性模型

    模型是对现实的描述。真实世界的情况比较复杂，模型是简化的，可管理的现实，模型可帮助决策者理解、描述和预测现实世界中的事件。 GIS常用于为某些事物查找最佳位置，一系列规则应用到GIS数据来查找合适的位置，适宜性建模常用的有二元适宜性模型和加权适宜性模型。

    1.1二元适宜性模型

    二元适宜性模型在选址分析中具有重要作用，是对空间建模最简单的实现，其原理是对所有选址影响因素划分为“好”和“坏”两类，适宜性选址时只有“适宜”和“不适宜”的区分，没有“次好”，分类比较简单，输出时将所有要素做叠加，使用地图代数的逻辑与、乘或加来合并这些图层，在考虑多个因素时比较简单。

图1：二元适宜性模型

    1.2加权适宜性模型

    加权适宜性模型在选址分析中应用较广，它弥补了二元适宜性模型的不足，所有要素都有相对重要性。加权适宜性模型把所有要素的重要性划分为若干个等级，级别越高表示适宜性越好。但适宜性等级的确定比较复杂，需要综合考虑多种因素，一般要设立专业团队来定义模型，评估合理的适宜性权重，并经过反复验证分析结果，加权适宜性模型建立的时间较长，要投入更多的时间和精力。

图2：加权适宜性模型

2 滑雪场选址分析模型建立

    2.1 滑雪场选址条件

    滑雪场选址主要应考虑下列三大因素：自然条件适宜、开发成本较低、基础设施完善。其中自然条件主要考虑坡度、雪深、日照条件三个因素；开发成本主要考虑土地所有权、地表覆盖植被类型、土壤类型三个条件；基础设施条件主要考虑交通设施和供电系统。

    根据以上条件分别准备相应基础数据，所有数据均为栅格图层。ArcGIS软件提供了多种栅格分析工具，并且栅格数据具有简单的数据结构，进行代数运算时速度较快，因此选用栅格数据进行分析。

选址条件	考虑因素	数据
自然条件适宜	坡度	Slop
	雪深	Snow
	日照时间	Sun
开发成本较低	土地所有权	Ownership
	地表覆盖植被类型	Landcover
	土壤类型	Soil
基础设施完善	交通设施	Travel
	供电系统	Power

表1：滑雪场选址条件

    2.2数据分析及评价指标的计算

    地理信息系统的叠加分析是将有关主题层组成的数据层面，进行叠加产生一个新数层的操作，其结果综合了原来两层或多层要素所具有的属性。叠加分析根据数据结构的不同，通常分为栅格数据的叠加分析和矢量数据的叠加分析。

    叠加分析时，为体现不同要素对选址影响的差异，提高关键性因素的影响，可用权重对要素的重要性加以区分，重要的因素赋予较大的权重值。利用ArcGIS的Weighted Overlay工具对所有的重分类数据按照指定的权重进行合并。确定权重值的方法有很多，主要有主观判断、经验判定（如经验权数法、专家咨询法等）和数学方法（如主成分分析法、层次分析法、逐步回归法等），考虑到在滑雪场选址中各因素的重要性，设定权重值如下表所示：

子模型名称	影响因子	因子权重	子模型权重
Terrain Suitability	Slop	30%	50%
	Snow	50%
	Sun	20%
Cost Suitability	Ownership	50%	20%
	Landcover	20%
	Soil	30%
Access Suitability	Travel	70%	30%
	Power	30%

表2：各影响因素权重值

    在对输入栅格数据做叠加分析时，按照下列公式进行加权叠加计算, 计算公式为：

    2.3模型构建

    模型的形成过程实际是解决问题的过程，一般步骤为：添加输入数据、添加空间处理工具、为数据和工具设置关联关系、设置参数、运行模型。按照以上步骤在ModelBuilder环境下创建滑雪场选址分析模型，在Model Builder下创建的模型如下图所示。

图3:滑雪场选址加权适宜性模型

3 评价结果分析

    如下图所示为选址分析结果，所有栅格像元值按适宜性等级用渐变色做渲染，等级越低表示越不适宜建滑雪场，等级越高表示综合考虑自然条件、开发成本、基础设施等条件后，较适合建设滑雪场的区域，等级为9的是最适合的区域。通过参考图面显示的分析结果，能够对施工选址起到科学指导作用，避免了因盲目施工带来的各种隐患。

图4:滑雪场选址适宜性分析结果

    创建加权适宜性选址分析模型后，为方便模型反复利用，可在模型中将输入数据和输出数据设置为参数，将模型封装为工具，并加载到ArcToolBox工具箱中作为自定义模型工具使用，模型复用性提高了选址分析的工作效率。

图5:加权适宜性选址分析工具主界面