QGIS|构建选址模型-以机场选址为例
选址模型是GIS经典的空间分析模型，也是GIS最擅长解决的问题之一。选址在生产生活有着广泛的应用，如餐饮企业（麦当劳/肯德基）选址、超市、医院、物流仓储、甚至核电站选址等。选址的好坏直接影响到服务方式、服务质量、服务效率、服务成本等，从而影响到利润和市场竞争力。
本文以飞机场停机坪选址为例，模拟实际生活中的决策约束条件，使用QGIS模型构建器建立选址模型，详细演示分析和建模过程，得到选址结果。（文末附有示范数据下载地址）
01 模型需求分析
本文的需求背景简要描述如下：
航空公司想在Nueces县现有的机场中查找一个合适的位置，为自己公司的直升飞机修建停机坪，要求如下：
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不能修建在建成区内，以免影响市民的日常生活。
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为了方便飞行员通勤，最好在城市5公里范围内。
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距离县级道路不超过2公里。
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距离水域不超过800米。
现有的数据为：
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县级行政区划面图层，县名为COUNTY字段。
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水系图层。
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道路图层，道路等级存储在RTTPY字段中，取值为”C“表示县级道路。
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城市建成区面图层。
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飞机场点图层。
分析需求，转化为GIS语言，则选址模型变为步骤：
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从行政区划图层中按属性提取出Nueces县要素。
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按Nueces县的位置提取位于该县的机场。
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从城市建成区面图层按属性提取出城市Corpus Christi面要素，对该要素做5000米的缓冲区，然后使用缓冲区将建成区擦除。
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从道路图层按属性提取县级道路，然后对提取结果做2000米缓冲区。
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对水系图层做800米缓冲区。
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将城市建成区处理结果、道路缓冲区和水系缓冲区做叠加分析，得到的面多边形即为满足需求的区域。
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使用满足需求的区域裁剪机场图层，即可得到适宜修建停机坪的机场。
下面使用QGIS模型构建器将上述步骤构建为模型。
02 打开数据
在【浏览】面板中定位到示范数据，拖拽到地图窗口中。
在【图层】面板调整图层顺序，从下到上依次为：Counties、CityBoundaries、Water_features、Roads、Airports。
03 模型构建器界面介绍
点击菜单【处理】->
【模型构建器…】，打开【处理模型】窗口。
【处理模型】窗口由上方的工具栏、左侧的操作面板和右边的模型构建主窗口组成。
工具栏提供打开模型、保存模型、浏览模型和运行模型等功能。
左上方为模型变量定义区域，可以把需要重复使用的字符串或者数值定义为变量，使用变量可以提高工作效率。
中间为模型特性，用于设置模型的名称和所属分组。名称和分组决定了模型在【处理工具箱】面板中所处的位置，方便查找和调用。
左下方是模型构建元素面板，分为【输入】和【算法】两个标签页。
要新建一个模型，只需设置模型的名称和所在的分组，点击工具栏的
【保存】按钮设置存储路径即可。例如本文新建的模型名称为“停机坪选址模型”，显示在【处理工具箱】的【我的模型】节点下。
04 提取县级区划
建模第一步：从全部行政区划中按属性提取出Nueces县要素。
将左侧的操作面板切换到【输入】标签页，可以看到QGIS的模型提供矢量字段、地图图层、坐标参照系（CRS）、字段映射器、字符串、布尔型等输入参数类型。我们需要为县图层定义一个输入参数，所以找到“+矢量图层”拖拽到右边窗口中。
在弹出的【矢量图层参数定义】对话框中，设置如下参数：
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参数名称：“县 图层”。
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几何图形类型：“多边形”。
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勾选“强制”，表示该参数在模型运行时必须提供，不能为空。
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点击【OK】完成参数定义设置。
可以看到模型窗口中用黄色方框绘制出了“县 图层”参数，双击该方框可调整参数。
为了按字段筛选县级区划，需要定义矢量字段（Vector Field）参数，选中“+向量场”（这里实际是“矢量字段”，翻译有误差），拖拽到右边画布中。
在参数定义对话框中，设置如下参数：
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参数名称：“县名 属性”。
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父图层设置：“县 图层”，表示该字段是来自参数“县 图层”的属性。
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允许的数据类型：“字符串”。
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默认值：“COUNTY”。
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勾选“强制”复选框。
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点击【OK】完成设置。
定义【按属性提取】算法参数以提取“县 图层”要素。左侧面板切换到【算法】标签页，在上方的搜索框中输入“extract”，找到【矢量选择】->【按属性提取】，拖拽到模型窗口中。
在弹出的【按属性提取】对话框中设置：
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Description：提取Nueces县。
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输入图层：县 图层。
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选择属性：县名 属性。
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操作符：=。
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值：Nueces。表示提取名为“Nueces”的县。
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提取后（属性）：Nueces县。表示提取成功时，输出结果默认情况下保存在“Nueces县”为名称的图层中。在模型运行时，用户可以另行设定输出结果的路径和文件格式。
注意，在模型处理过程中，如果不设置输出结果的参数，则输出结果作为中间文件在内存中作为下一步骤的输入参数，不会被保存，也不会出现在地图窗口中。
可以看到窗口中增加了一个“
提取Nueces县”的白色方块，表示算法，绿色方块“Nueces县”表示该算法的输出结果。至此，县级区域图层的处理结束，点击工具栏的
【保存】按钮保存模型。
05 处理机场图层
建模第二步：按Nueces县的覆盖范围提取位于该县的机场点。
设置输入图层参数。切换到【输入】标签页，双击【矢量图层】添加机场图层参数，在弹出的参数定义对话框中设置：
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参数名称：“机场 图层”。
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几何图形类型：点。
-
勾选“强制”复选框。
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点击【OK】完成设置。
使用裁剪算法提取处于县范围内的机场。切换到【算法】标签页，在搜索框中输入“clip”，找到【矢量叠加】->【裁剪】，拖拽到窗口中。
在【裁剪】对话框中设置参数如下：
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Description：裁剪机场
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输入图层：机场 图层
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叠加图层：'提取后（属性）' from algorithm '提取Nueces县'。
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其他参数保持默认即可，点击【OK】完成设置。
完成机场图层裁剪后，模型如下：
06 处理城市建成区面图层
模型构建第三步：处理城市建成区面图层，即根据需求从城市建成区面图层按属性提取出城市Corpus Christi面要素，对该要素做5000米的缓冲区，然后在缓冲区面将建成区擦除。
添加输入图层参数。切换到【输入】标签页，双击【矢量图层】，参数定义如下：
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参数名称：城市区域 图层。
-
几何图形类型：多边形。
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勾选”强制“复选框。
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点击【OK】完成设置。
添加字段参数。双击【输入】标签页的参数【向量场】，设置城市区域属性参数如下：
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参数名称：城市区域 属性。
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父图层：城市区域 图层。
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允许的数据类型：字符串。
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默认值：NAME。
-
勾选”强制“复选框。
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点击【OK】按钮完成设置。
切换到【算法】标签页，双击【矢量选择】->【按属性提取】，参数设置如下：
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Description：提取Corpus Christi市。
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输入图层：城市区域 图层。
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选择属性：城市区域 属性。
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操作符：=。
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值：Corpus Christi。
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其他参数保持默认即可。
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点击【OK】完成设置。
使用缓冲区分析计算距离城市5000米的覆盖范围。在【算法】标签页找到【矢量几何图形】->【轮廓】（buffer），双击弹出参数设置对话框，参数定义如下：
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Description：Corpus Christi缓冲区。
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输入图层：'提取后（属性）' from algorithm '提取Corpus Christi市'。
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栅格距离结果：5000。
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融合结果：是。
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其他参数保持默认，点击【OK】完成设置。
使用差分算法，去除建成区域范围，得到城市区域5000米内不属于建成区的环状地带。找到【矢量叠加】->【差分】算法，双击，设置参数如下：
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Description：差分Corpus Christi市。
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输入图层：'缓冲区建立后' from algorithm 'Corpus Christi缓冲区'。
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叠加图层：'提取后（属性）' from algorithm '提取Corpus Christi市'。
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其他参数保持默认，点击【OK】完成设置。
此时，模型的全图如下：
07 处理道路图层
模型构建第四步：处理道路图层，即从道路图层按属性提取县级道路，然后对提取结果做2000米缓冲区。
添加道路图层输入参数。在【输入】标签页双击【矢量图层】，参数定义如下：
-
参数名称：道路 图层。
-
几何图形类型：线条。
-
勾选”强制“复选框。
-
点击【OK】完成设置。
添加用于提取道路的属性参数。在【输入】标签页双击【向量场】，在弹出对话框设置参数定义：
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参数名称：道路 属性。
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父图层：道路 图层。
-
允许的数据类型：字符串。
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默认值：RTTYP。
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勾选”强制“复选框。
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点击【OK】完成设置。
使用【按属性提取】提取出县级道路。切换到【算法】标签页，找到【矢量提取】->【按属性提取】，双击，在弹出的对话框中定义如下参数：
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Description：提取县域道路。
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输入图层：道路 图层。
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输入属性：道路 属性。
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操作符：=。
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值：C。
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其他参数保持默认，点击【OK】按钮完成设置。
使用缓冲区算法计算出道路2000米范围的区域。找到【矢量几何图形】->【轮廓】算法，双击，在弹出对话框设置如下参数：
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Description：道路缓冲区。
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输入图层：'提取后（属性）' from algorithm '提取县域道路'。
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栅格距离结果：2000.000000。
-
融合结果：是。
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其他参数保持默认，点击【OK】完成设置。
道路处理完成后，模型全貌如下图：
08 处理水系图层
模型构建第五步：处理水系图层，即对水系图层做800米缓冲区。
添加水系图层输入参数。双击【矢量图层】，在弹出的参数定义对话框中设置：
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参数名称：水要素图层。
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几何图形类型：线条。
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勾选”强制“复选框。
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点击【OK】完成设置。
使用缓冲区计算水系800米范围区域。双击【矢量几何图形】->【轮廓】，在弹出对话框中设置如下参数：
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Description：水要素缓冲区。
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输入图层：水要素图层。
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栅格距离结果：800.000000。
-
融合结果：是。
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其他参数保持默认，点击【OK】按钮完成设置。
09 叠加分析，找到满足综合条件的区域
使用相交算法计算出城市建成区、道路缓冲区和水系缓冲区的共同部分。点击【矢量叠加】->【相交（intersection）】，在弹出对话框中设置：
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Description：相交。
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输入图层：'差分（difference）' from algorithm '差分Corpus Christi市'。
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叠加图层：'缓冲区建立后' from algorithm '道路缓冲区'。
由于需要用城市区域叠加道路、河流两个图层，因此要设置【Parent Algorithm】参数，表示多个图层来源。点击【Parent Algorithm】右侧的【…】按钮，在 弹出的多项选择框中勾选”水要素缓冲区“，点击【OK】关闭多项选择对话框。
在【相交】对话框中点击【OK】完成设置。
使用裁剪算法找出满足条件的机场。在【算法】标签页双击【矢量叠加】->【裁剪】，在弹出对话框中设置如下参数：
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Description：用适宜区域裁剪机场。
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输入图层：'裁剪后' from algorithm '裁剪机场'。
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叠加图层：'相交（intersection）' from algorithm '相交'。
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裁剪后：最终选址方案。
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其他参数保持默认，点击【OK】完成设置。
模型最终全图如下：
10 运行模型，得到选址结果
点击工具栏【保存】按钮，保存模型。点击工具栏【运行】按钮，弹出【停机坪选址模型】对话框。
按照下图依次选择对应的参数，点击【运行】按钮，运行模型。
切换到【记录】标签页，可以查看模型运行过程的详细输出。
等待运行结束后，点击【Close】关闭对话框，返回地图主窗口。
可以看到【图层】面板中新增了”Nueces县“和”最终选址方案“两个图层，其中，”最终选址方案“图层代表模型建议的停机坪选址位置。
11 小结&示范数据下载
使用模型构建器做选址分析的优点在于：一旦模型建立完成，可以反复微调模型的输入参数，模拟不同的限制条件选择方案。例如，当将距离道路2000米修改为1500米时，会导致找不到建立停机坪的机场。而实际工作中，决策约束条件经常需要调整，模型的参数也随之变化，此时只需要在运行模型时改变参数，其他步骤均不需要重新设置，大大方便了决策过程。
然而，不同行业对选择条件的需求各不相同。例如，咖啡店的选址，一般要考虑附近是否有大商场、与高级写字楼的距离、朝向（路南还是路北）、甚至考虑坡向（上坡的位置可增加进入店内的几率）。又如核电站选址，则需要考虑与居民点的距离、附近是否有自然灾害风险、对生态环境的影响、紧急情况疏散等。因此，在实际工作中应根据具体的选址需求构建模型，才能得到最佳的选址方案，为决策提供参考。
本文示范数据和模型下载地址：
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提取码：lf56
版权声明
本文为参考Kurt Menke等编写的书《Discover QGIS 3.x》中案例改编而成，如有不妥，请联系删除。
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