ArcGIS 选址分析

专题11 ArcGIS选址分析（龚俊选编）

1. 预备知识

根据研究区域内自然环境、社会经济等因素综合考虑，分析获得最优的地理位置，自然环境因素包括地形、水源、土壤和植被等，社会经济因素包括交通状况、人口分布和经济水平等等。选址分析主要用到叠置分析等GIS分析功能，被广泛应用于多种问题的分析和解决。

2.实验准备

2.1 问题介绍

某区域需要建设一处火电厂，区域面积约6000km2。区域内有煤矿，可以作为火力发电的能量来源。东侧有湖泊，为火电厂的水源。区域范围内有铁路主线3条，需建设火电厂铁路专线（铁路支线）1条，用于煤炭运输。区域内已有城镇3个，森林公园1处。火电厂建设需考虑许多问题，其中许多因素和地理位置无关，如发电设备、厂房、排放烟气的净化处理等，与位置有关的因素中影响较大的有两类：

（1） 环境因素：城镇和森林公园对电厂位置有，明显不符合要求的位置将排除在外；

（2） 经济因素：水源供应、铁路支线、煤炭运输对电厂建设、运营费用有影响。

2.2 选址评价方法

（1）环境。新建电厂应和现有城镇、森林公园保持一定距离，而且不能选在预定的范围之外；

（2）水源。发电用水取自区域东侧的湖泊，费用与输水距离、地形起伏有关。前者为输水管道的建设，后者包括泵站建设和运营费用；

（3）铁路支线。新建铁路支线从现有铁路主线出线，延伸到电厂，和取水类似。铁路支线的建设费用除了和现有铁路的距离有关，也和地形变化有关，当地形坡度较大时，就要增加工程量；

（4）煤炭运输。煤炭到火电厂的运输费用主要由距离决定，包括铁路主线运距和支线运距两部分；

（5）多因子综合。取水费用、铁路支线建设费用、煤炭运输费用可以叠加计算，得到综合总费用，同时也受环境因素的，汇总后得到电厂选址的综合评价结论。

本练习的分析方法均基于栅格，原始矢量数据要转换为Grid。

2.3 原始数据介绍

Mine.shp------煤矿

dx.shp---------地形点

rail.shp--------铁路

site.shp--------面状数据，各种区域分布数据，包括城镇、湖泊、设厂范围等

choose.mxd---选址地图文档

3． 实验操作步骤

注意：所有栅格数据尺寸为500米，缺省范围为研究区域范围

3.1 环境分析

要求：城镇周边3km以外，森林公园周边5km以外，且在区域范围以内。

1）坐标单位设置为Meters，并合理设置Spatial Analyst的初始化选项

2）确定城镇周边3km的范围。选择图中的城镇要素，选择Spatial Analyst工具栏中的Spatial AnalystDistanceStraight Line…命令，计算直线距离分布图层D_Town；

利用栅格分类功能（Spatial AnalystReclassify…），将2）中直线距离分布进行分类，0~3000内设为空值，3000~设为1，计算获得新图层[R_D_Town]；

3）利用2）中相同方法确定森林公园周边5km范围，获得新图层[R_D_Forest]；

4）为site特征类增加字段Value，并赋值为1；选择为region的地块，选用矢量转

栅格命令（Spatial AnalystConvert/From Features to Raster…），将其转为栅格数据[Site]；

5）选用栅格计算功能（Spatial AnalystRaster Calculator…）生成可以建设发电厂区域范围图层R_Site，计算[R_D_Town]* [R_D_Forest]* [Site]；

3.2 计算取水费用

发电用水费用和取水距离、地形高程有关，从湖泊沿岸取水、提升、加压，靠专用管道输往电厂。由于取水口的一级泵站加压能力有限，在输水过程中，当地面高差大于50m，要建设升压泵站，增加输水费用。这是一个典型的成本距离问题。

1） 选择“湖泊”区域，选用矢量转栅格功能（Spatial AnalystConvert/From Features

to

Raster…

）

,

生

成

栅

格

图

层

R_water

；

2） 选用TIN生成功能（3D AnalystCreateModify TIN From Features…），

生成TIN图层tin1;

3） 选用TIN转栅格功能(3D AnalystConvertTIN to Raster…)，生成栅格图层

DEM；

4） 选用栅格分类功能(Spatial AnalystReclassify…)对DEM栅格层进行分类，分类设置为：

0~100米 2

100~150米 3

150~200米 4

200~250米 5

250~300米 6

300~350米 7

NoData NoData

生成图层Reclass_Elev;

5)选择“范围”、“湖泊”两个多边形要素，转为栅格图层S_Water;

6)选用栅格计算功能（Spatial AnalystRaster Calculator…）生成栅格图层Elev_cost，计算公式为：

[Reclass_Elev]*[ S_Water]。本步骤目的在于排除“森林公园”和“城镇”的范围；

7)选用成本权重距离功能(Spatial AnalystDistanceCost Weighted…)，生成取水

成本图层water_temp;

设置参数如下：

Distance to: R_water

Cost raster:

Elev_cost

8)由于只能建设在环境限定范围内，选用栅格计算功能获得取水成本图层water_cost。计

算

公

式

：

[water_temp]*[

R_Site]

；

3.3 计算铁路支线建设费用

铁路支线的建设不仅与铁路的建设长度有关，也与地形坡度有关。

铁路主线的数据：rail.shp

1） 选用矢量转栅格功能（Spatial AnalystConvertFrom Features Raster…

），

生

成

铁

路

主

线

的

栅

格

图

层

Rail_Grid

To ；

2） 利用坡度计算功能（3D AnalystSurface AnalysisSlope…），生成坡度栅格数据Slope。(底图为TIN)

参数设置如下：

坡度单位为：

Percent

3） 选用分类功能（Spatial AnalystReclassify…），将Slope分为10类，生成分类图层Rec_slope;

0~2 2~5 5~10 10~15 15~20 20~25 25~30 30~35 35~40 40~45

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

4) 由于只能建设在环境限定范围内，选用栅格计算功能获得支线修建成本图层R_slope

。

计

算

公

式

：

[Rec_slope]*[

R_Site]

；

5) 选用成本权重距离功能(Spatial AnalystDistanceCost Weighted…)，生成铁路支线建设费用图层Rail_cost;

设置参数如下：

Distance to: Rail_Grid

Cost raster:

R_slope

3.4 计算煤炭运输费用

煤矿数据：mine.shp

1) 选用矢量转栅格功能（Spatial AnalystConvertFrom Features To Raster…），生

成

煤

矿

的

栅

格

图

层

Mine_Grid

；

2）选用成本权重距离功能(Spatial AnalystDistanceCost Weighted…)，生成煤炭

在

铁

路

主

线

上

的

运

距

图

层

leng_cost;

设置参数如下：

Distance to: Mine_Grid

Cost raster: Rail_Grid

3)将上述运距图层取整。选用栅格计算功能（Spatial AnalystRaster Calculator…）生成栅格图层

Int_length，计算公式为：Int([leng_cost])；

4）选用分配功能（Spatial AnalystDistanceAllocation…），生成煤炭在主线上

运距图层Main_dist;

5)煤炭在铁路支线上的运距和支线铁路的长度一致。

设置参数如下：

Distance to: Rail_Grid

Cost raster: R_Site

选用直线距离功能(Spatial AnalystDistancecost weighted)，生成支线运距图层

Sub_dist;

6)假设每千米运距成本为0.2个单位，选用栅格计算功能（Spatial AnalystRaster Calculator…），生成栅格图层Trans_cost；([Main_dist] + [Sub_dist]) *

0.2

3.5 评价指标的标准化

xixmax

利用公式：

xi'1对Water_cost，Rail_cost和Trans_cost三个图层分别进行标准化处理。利用栅格计算功能，分别获得Water_std, Rail_std和Trans_std。

Water_std 1-[water_cost] / 337576.75

3.6 选址评价的指标综合

根据3个费用评价因子的重要性，分别赋给权重值：

取水费用：0.50

铁路支线建设费用：0.15

煤炭运输费用为0.35

利用栅格计算功能，获得综合成本图层Final_cost，其中分值最高处为建厂的最佳地址。