毕业设计（论文）-基于ArcGIS的购物中心选址研究 2011092642 林秋婷.doc

龙岩学院资源工程学院毕业论文 题 目： 基于ArcGIS的购物中心选址研究 专 业： 测绘工程 班 级： 2011级 学 号： 2011092642 姓 名： 林秋婷 指导教师： 邹丹 职称： 讲师 资源工程学院基于ArcGIS的购物中心选址研究资源工程学院 测绘工程专业2011092642 林秋婷 指导老师：邹丹【摘要】优越的地理位置，对于一个购物中心之后的运营状况至关重要。本文主要通过利用ArcGIS相关的空间分析功能，综合购物中心选址需要考虑的主要因素，通过对各数据图层进行缓冲区分析、叠置分析，对比分析后最终确定出购物中心的最佳落脚位置。为决策人选择适宜的购物中心落脚点提供理论参考。【关键字】ArcGIS软件；购物中心选址；缓冲区分析；叠置分析目录1.引言1 1.1研究背景11.2论文研究意义21.3本文主要研究内容32.ArcGIS概述32.1 ArcGIS软件简介3 2.2 ArcGIS空间分析功能3 2.2.1 缓冲区分析3 2.2.2 叠置分析4 2.2.3空间数据的转换53.购物中心选址因素分析63.1人口因素63.2交通因素63.3地势因素73.4竞争因素74.购物中心选址实例分析7 4.1研究区域简介7 4.2数据准备7 4.3数据处理8 4.4结果分析115.结束语11致谢12参考文献131. 引言购物中心作为城市的一个重要的组成部分，在人们的生活中有着越来越不可替代的作用。它不仅是一个人们日常消费的场所，更是大多数女性空闲时娱乐消遣的最佳场所。购物中心是零售业的最高业态，国际购物中心协会对购物中心的定义是由投资人开发建立、策划管制的一种城市商业形态。旗下包含较大规模的品牌店，购物街，并配备有宽敞的停车场所。是集合人们日常消费和排遣娱乐综合消费场所1。优越的地理位置是商场存活下去的充分条件。1.1研究背景购物中心在我国的发展也已经经历的相当长的阶段，很多项目也一直在开发并投入运行。但是购物中心的分布多集中在东部的沿海地区，导致了购物中心发展不平衡的问题。这就牵涉到购物中心最重要的项目之一-选址问题。最初的选址比较不成熟，顾虑的因素多是两个竞争开发商在一条直线上的区位选择并创立了选址模型。然而这种早期的选址模型已不能适应时代的发展，当今的选址我们需要考虑更多复杂的因素以及准确的数据支持。GIS在购物中心选址中把消费者、交通运输、商业竞争等与地理位置紧密联系的商业数据，以形象直观的图像、图表形式把对比后的统计分析结果呈现给客户，为公司单位选址决策人员提供了精确可靠的空间信息3。结合ArcGIS软件的辅助操作，将诸多影响因素定量化，更清晰直观，有利于做出更准确的决策。相关查究表明要确定购物中心的立足点需要综合各个学科、如管理运筹学、地理学、规划设计学、经济学等学科，以及多门技能配合应用。当今海内外针对购物中心定量、定性分析的选址理论还很匮乏，定量模型探究大多是设施选址2。购物中心是城市中最重要的商业设施之一，面对激烈的市场竞争，购物中心地理位置的优劣决定着经营的成败。人们在出行时，通常会考虑哪个购物点离他们比较近，出行比较方便。换而言之，购物网点的地理位置相当重要。购物中心立足点的选择始终是我们需要投入研究并深入探讨的问题。购物中心是比较大规模的商业城市设施，需要投入的资金数额庞大、建设工程量繁重、经历时间漫长，也比较容易受社会的一些不稳定因素左右，需冒较大的风险。所以，投资者在开发一项购物中心时需要慎重考虑，将理论与实际相结合做到理性客观的地选址4。地理信息系统(GIS)是一种决策支持系统，具有强大的空间分析功能5。 利用ArcGIS的缓冲区分析功能选择购物中心最佳地理位置。可综合考虑购物中心选址的关键因素，结合GIS相关的空间分析的辅助操作，选择合适的、最佳的购物中心坐落点。1.2论文研究意义随着社会的进步，经济的发展。人们越来越最求更高质量的生活，当然相应的一些娱乐配套设施也要跟得上时代的发展。而购物中心作为人们生活中物质来源最重要的一部分，也如雨后春笋般层出不穷。由于购物中心的特殊性，一座商业广场的落成将耗损大量的人工、财力、物力6。由此可见，只有建成的购物中心长久良好的运行下去，才能避免不必要的资源浪费。此刻最初的购物中心的选址就显得尤为重要，选择适宜的地形和优越的地理位置是购物中心能否成功的首要条件。正确的购物中心选址不仅能让使其良好长久的运行下去，也减少了很多社会资源的不必要浪费。这也是本论文重要研究意义所在。利用ArcGIS进行选址分析优势体现在以下几个方面：一方面ArcGIS上显示的地图是全面整合了GIS、RS、GPS各方面的信息，人口分布密集程度，商场分布情况都一览无遗的展现出来，更有利于投资人进行选址因素分析；另一方面ArcGIS强大的功能界面允许操作人员对各图层进行多种操作，选择设置利于分析表达的要素显示样式；再者ArcGIS的空间分析功能将选址的影响因素定性定量，易于决策人对比分析，快速挖掘出未饱和的、有价值的市场空间，提升决策的科学性，客观性。 1.3本文主要研究内容本文在综合考虑早期选址存在的弊端后，提出结合ArcGIS软件进行选址的辅助决策。以福建省龙海市石码镇为研究对象，通过对选址地区的人口分布图，现有商场分布图，主要交通干道分布图等进行缓冲区分析、叠置分析，将交通、人口、竞争因素对购物中心的选址影响定量化，并进行分析对比结合地区的实际情况选择合适的落脚地区。下图是本文案例分析的技术路线图购物中心选址龙海市石码镇地图数字化地图现有商场分布图交通干道分布图石码小区分布图现有商场缓冲图交通干道缓冲图小区分布缓冲图 擦除 叠 加购物中心理想选址图小区缓冲与道路缓冲重合图 图1-1案例分析技术路线图 2.ArcGIS概述2.1 ArcGIS软件简介ArcGIS是美国环境系统研究所（ESRI）研发的高端GIS软件，ArcGIS从20世纪70年代后期问世至今，一直在不断改进完善，坚持开发新产品和探索顶尖技术。是众多GIS软件中的佼佼者。它也为今后GIS软件的探索发展树立了一个好榜样。ArcGIS软件不仅功能齐全且比较容易操作使用。它是将GIS和数据库、软件编译、智能化、互联网技术和先进的计算机主流技术综合后推出的一个统一的地理信息平台。它包含了ArcCatalog、ArcMap、ArcSence、ArcReader等多个工作界面，通过协调，统一调用这些界面来完成对空间数据的操作处理，包括专题图的制作，空间数据分析，数据编辑，数据处理等工作。ArcGIS软件有着漫长的历史和强大的功能界面，且在不断的升级更新。在GIS领域上有着很高的的地位。基本上能为有着不同需求的客户提供他们所需的各种数据及操作请求7。ArcGIS功能复杂，下文主要针对本文所研究的购物中心选址需要用研究方法对ArcGIS的主要功能进行简要介绍。包括缓冲区分析的算法原理、叠置分析以及数据格式转换。2.2 ArcGIS空间分析功能本论文主要采用空间分析的研究方法。空间数据处理中主要的一个功能就是空间数据分析， 这也是它和地图制图、图像处理的主要不同之处8。在进行空间分析之前首先要确定问题需求及分析要满足的条件，从而建立分析的目的和标准。针对空间问题在ArcGIS中选择合适的空间分析工具，进而就是数据的收集准备，结合问题需求对所收集到的空间数据进行空间分析。之后对操作成果进行解析，再把最终成果以图形或报表等较直观的方式展现出来。 2.2.1 缓冲区分析所谓缓冲区分析是指以点、线、面等地理实体为基础，在周遭自动建成的一定大小的多边形。缓冲区的分析在GIS空间操作功能中是不可缺少的18。现实生活中利用ArcGIS进行缓冲区分析处理用途广泛。例如购物中心的选址，银行的选址，水电站的选址问题，还有实际中应用最广的城市公路拓建问题，通过缓冲区分析可以确定出辐射范围内需要拆迁的建筑物。方便居民提前做好搬移撤离的准备。从数学的角度分析，缓冲区分析可以理解为在已知点、线、面拓扑关系基础上的距离分析。缓冲区分析的原理是已知一个空间目标，确定该目标的某个邻域，邻域的大小与邻域半径密切相关。设有空间目标集其中为其中的一个空间目标。的缓冲区定义为 ，其中，为与之间的距离，通常为欧氏距离；为邻域半径或缓冲区。对于空间目标集，其缓冲区通常定义为 （2-1）缓冲区分析算法有分为两种，即矢量数据的缓冲区分析算法和栅格数据的缓冲区分析算法。矢量数据的缓冲区分析算法按作平行线的原理可分为角平分线法与凸角圆弧法。栅格数据的缓冲区分析算法核心思想是采用扩散法，对点状目标，以缓冲距作为半径点位圆心作圆。对线状目标，开拓一块新数组寄放栅格数据，并把里面的栅格数据赋值为零，根据缓冲半径生成缓冲区，再把缓冲区内的栅格数据赋值为1，提取边界，生成缓冲区边界9。对于面状目标基本原理与线状目标同。2.2.2 叠置分析叠置分析是把两层或两层以上地图要素叠加产生一个新的地图要素，新的地图要素具有原来所有图层所具有的属性。它和我们理解的视觉信息复合不一样，原因是在叠置分析之后的成果还生成新的目标10。ArcGIS对参加叠置的数据格式也有要求，格式为Coverage， Shapefile ，Geodatabase中的数据类型都可进行叠置分析11。对需要的图层进行叠加找出叠加后两者划定范围的重合位置。以数学的就角度来讲，相当于就是根据一定的叠加条件来求两个或多个叠加图层的并集。2.2.3 空间数据的转换数据格式的统一是进行空间数据处理的关键一步，这就需要进行数据格式的转换。12。如今，在各种地理信息系统建设、专题图制作和地图制图中，空间数据的格式也都不尽相同13，其中主要包括两种格式的数据，即矢量数据和栅格数据。由于矢量数据和栅格数据各有其使用特点和适用的范围，所以为了能在同一个系统中同时便捷的使用这两种数据，通常就需要实现矢量数据和栅格数据的相互转换，也方便于进一步的处理和分析。在ArcGIS中矢量转栅格和栅格转矢量需要不同的工具实现。3.购物中心选址因素分析3.1人口因素购物中心面向的服务对象是人，也是购物中心最大的消费群体。购物这样的商业活动是商家与消费者面对面进行才能实现的交易。充足的消费群体和涌动的客流量一直是一个购物中心能继续经营下去的重要条件。综合来看，人口因素对购物中心选址的影响主要体现在下面几个部分：人口总量、人口年龄性别、迁移人口、人口的文化素质水平和家庭组成等14。人口规模即人口的疏密程度，当然密集的人口才能滋生大量的消费人群。人口的年龄性别也是重要的因素之一，通常年轻的女性消费者是购物中心较大消费群体。而流动人口因素决定了哪些顾客能成为购物中心的稳定客源。我们为什么不把选择区域锁定在火车站、学校、机场附近？按理说这些地方应该是一个城市中人流量最多也是最集中的地方。正是考虑到稳定客源的问题。火车站、机场聚集的人大多数是流动的旅客，他们常常从一个城市转移到另一个城市，不会成为长久客源。学校聚集的学生，经济能力有限，购买能力低下，他们锁定的目标一般是小卖部、零食店、小型超市等。所以一般长久居住的居民才会成为购物中心所喜爱的“老主顾”。因此本论文的案例分析中主要针对小区分布进行分析。而人口的教育文化水平、职业构成、家庭规模结构在很大程度上影响着人们的购买力。即这样的消费群体能购买什么样的商品，购买商品数量的多少以及对商品档次质量的最求度如何等等。可以看出，人口的疏密，人口的组成层次直接决定了购物中心将来的运营情况。3.2交通因素通畅的道路，便捷的交通永远是购物中心选择的最优地段。交通因素包括了交通成本、交通时间、交通便捷性的考虑。在这争分夺秒的时代，购物中心的选址，必须考虑居民的交通时间。如果交通时间过长，居民可能放弃出行的念头。所以合理控制购物的交通时间，是选址中的重要一环15。交通成本也是居民选择前往的购物中心的重要考虑因素。对于居民来说，当然是能直接步行到达的购物中心是他们出行的首要选择，这也能使交通成本降到最低。或者能方便的利用交通工具快速到达的，最好是那种一元直达的公交车或者自驾车时耗油量能降到最低的地段。通常情况下，相比于物品的价格，消费者更多是将交通因素作为首要考虑的因素。消费者在选择购物场所是一般采用“就近原则”。交通的便利性也是不可忽略的考虑因素，这也是能使交通时间、交通成本降到最低的前提条件。这就需要购物中心周遭发达的交通道路的支持。一般为城市的主干道、次干道等。这不仅仅有利于顾客的出行，对于商场本身货物来源的运输也是相当有利的。一个大型购物中心的良好运作的关键因素是其内部货物的及时流通，即过期的货物能及时处理，应季应时的货物能及时上架更替。有了便利的交通才能进行货物的便捷运输。3.3地势因素购物中心建设地的选择直接决定了该项工程的投资成本以及施工的工期时间。一般来说购物中心选址更倾向于地势较开阔、较平坦的地区。毋庸置疑一个规模差不多的购物中心的占地面积也是不可小觑的。如果选择地势崎岖的山区地段进行开发可想而知成本及需要耗费的时间都是相当大的。因此购物中心一般选择在地势开阔平坦，成本较低的地段进行开发建设。并且要尽量避开多有湿地、沼泽地、绿化地带的地区，这些地段不仅建设困难，需要投入的资金成本也相对较高。3.4竞争因素所谓竞争因素就是要考虑现有的购物中心、购物商场、超市的现有分布情况。一定范围内的大型百货商店、商场超市还有日用品批发市场等会跟购物中心发生直接竞争。这些现有的购物中心、超市商场的存在必然会带走相当一部分的顾客，对于吸引消费人群影响很大。竞争对手的存在与运营能力是要充分重视的。知己知彼，方能百战百胜，在不断加强完善自身的同时，也要了解竞争对手在本区域的营运业绩如何、营销策略如何、长远规划如何16。所以购物中心的选址要尽量远离这些已有的商场超市，尽量避免一些利益冲突，做到购物中心的合理分布，减少资源浪费。4.购物中心选址实例验证4.1研究区域简介龙海市石码镇位于福建省东南部九龙江下游，是龙海市的政治、经济、文化中心。石码镇总面积达5.26平方公里，总人口66735人。目前人口数量还在不断增加，周围其他城镇的居民很多都陆陆续续迁移到石码。除了现有的侨联大厦、佳鑫花园、港口花园、红树林小区和运辉花园等20多个小区大规模建成使用，还有如三远龙江一号、钻石水岸名城等在建的小区也将投入使用。随着大量人口的涌入，该地区的消费水平，消费力度也将大大提升。而如今的石码镇比较大型的购物中心就只有2013年7月份投入运营使用的美一城时代广场，其他均是较小规模的超市、商行。随着城市消费水平的提高，对购物中心的需求也越来越大。现在的石码镇正是需要较大型的购物中心来满足居民的消费欲望。所以购物中心的建设迫在眉睫。 4.2数据准备本论文采用的数据是龙海市区位图，为了方便与之后的空间分析操作，先把下载下来的栅格图像矢量化（如图4-1所示），即数据格式的转换。对石码区位图利用ArcGIS进行数字化，即把龙海市石码镇的小区分布情况、现有商场分布情况、主要交通干道分布情况分别以图层形式表示出来，并在每个图层的属性表中添加相应的属性字段，标示出主要的小区分布点，现有商场分布点及主要的交通干道分布情况。要进行购物中心的选址，首先要综合考虑各方面因素，人口、交通、地势、现有竞争商家的分布等，为此我们需要如下数据作为支持：现有的购物中心、超市商场分布图；小区分布图，主要交通干道分布图，如图4-2所示图4-2矢量化后的龙海市石码镇图图4-2龙海市石码镇图4.3数据处理（1） 制作各要素的缓冲区图。考虑购物中心的服务范围，利用ArcGIS分别作小区分布点500米的缓冲区分析图，现有商场分布作1200米的缓冲区分析图和主要交通干道300米缓冲区分析图。图4-3小区分布缓冲图图4-4交通干道缓冲图图4-5现有商场分布缓冲图（2） 叠置分析：对三个缓冲区图进行分析，考虑到人口因素和交通因素，理想的选址位置应尽量靠近居民分布点和主要交通干道，因此需要提取小区缓冲图和商场缓冲图的重叠部分，即在ArcGIS中进行叠置分析。图层间的叠置要求图层要有统一的坐标系统，可以通过坐标定义将要操作的图层设置为统一的坐标系统。利用Data management tools下的Define Projection进行定义。三个图层均定义成WGS84坐标系。使用叠置分析的交集操作提取重叠部分。提取出来的部分就是既满足人口需求有满足交通便利需求的理想地区。如图4-6所示图4-6小区缓冲与道路缓冲重合图（3） 考虑到竞争因素的影响，在选择购物广场区位时要尽量避开现有的超市、商场、商行。所以最理想的区域应该是在现有商场缓冲区之外的区域，采用图层擦除的方法，用现有商场的缓冲图去擦除上一步得出的理想区位图，得到的区域就是综合各影响因素之后的最理想的选址区域。如图4-7所示图4-7购物中心理想选址图4.4结果分析如图4-5所示，图中红色部分即是购物中心最理想的选址位置地区。可以看出要在石码镇建一个较大型的购物中心，最理想的位置是在人民路和平宁路交接处周遭。结果图是在综合几个图层中每一图层的最优因素下所得出的最佳结果。由于购物中心对消费人群的需求，所以对居民分布点作缓冲区分析，得出购物中心要分布在尽量靠近居民集中点地区。同理，出于对竞争因素的考虑，要求选址地区要尽量远离现有的购物中心区域。考虑到建设成本的问题，需要选址地势较平坦地区进行建设。由于本文研究的区域地势都是较平坦的，所以没有对地势因素作另外的分析。还有很关键的一点交通便利因素的考虑，选址区域要尽量靠近主要交通干道，不仅便于货物的传输运送，更大大节省了消费者的出行时间。一般情况下，选址区域更倾向于向市中心地区靠拢，一般靠近市中心的地区交通会比较便利。结束语本文综合考虑购物中心选址问题的影响因素，分析居民分布的密集情况、现有购物中心的分布情况、划定地区的地势条件、交通是否便利等情况确定购物中心的最佳选址位置。现如今很多投资人在开发购物中心时很容易忽略选址决策的问题。开发商往往是急于将地皮竞标下来，而很少考虑决策是否可行。这种开拓市场的模式隐藏巨大风险而且开发的购物广场越大型承担的风险也越大16。结合ArcGIS进行购物中心选址分析使选址更科学，更直观。然而实际中的购物中心的选址可能要比本文研究的范围复杂的多，要考虑的因素也更多。购物中心的选址是一个系统性较强的工作，真正的选址决策可能需要更多的数据支持，更深入的数据分析等，并且要充分考虑当地的实际情况。这就需要决策者多进行实地考察，真正实现人机交互智能决策。 致谢时光荏苒，四年，不算漫长也不算短暂。就是这不长不短的四年大学生活却让我收获了许多宝贵的东西。无论是学业上的还是生活中的。四年中，要感谢的人有很多，老师、同学、辅导员、朋友都是在这四年求学路上一直陪伴我左右并给予我无限的关心与支持的人。感谢所有教导过我的老师，无论是认真严苛的，还是和蔼可亲的，是你们一直在我求学的路上耐心指引。你们不仅教会了我知识，从老师们身上我更是学会了许多为人处世的道理。感恩所有参与过我大学生活的同学，朋友。没有勾心斗角，没有利益纷争，只有最单纯的我想做你的朋友。还有四年同窗的你们，这个温暖的集体测绘二班，谢谢你们一路的陪伴与支持。 参考文献1 巴里伯曼,乔尔R埃文斯.零售管理(第七版)M北京:中国人民大学出版社,2001.2 宋广飞.GIS在购物中心选址中的应用研究D.大连理工大学,20083 曹廷潘,张同铸，杨万钟.经济地理学原理M.北京:科学出版社,19914 陈章喜,周芮仪.国内大中城市购物中心选址的确定与方法分析J.商场现代化,2005(10):2021.5 祁向前.G IS空间分析功能在超市选址中的应用J.测绘科学,2008，33(6):223225.6 陈建明.购物中心选址需关注的三大因素A.安家 易铺商道. 7 柯丽娜, 李家,王方雄.基于A rcG IS的地理信息系统软件实验教学模式初探J.地理空间信息,2012,10（6）.8 李明栋,苗良磊.基于ARGIS软件的数据扫描矢量化与数据转换N.产业聚焦,9597.9 李贵荣,谢超,叶修松等.基于栅格与矢量相结合的缓冲区分析算法的研究J地矿测绘,2007,32（2）.10 李鲁群,邓敏, 刘冰等.G IS 中空间数据叠置分析的优化算法设计J.山东科技大学学报,2002,21（2）.11 王新生,王红,朱超平.ArcGIS软件操作与应用M.科学出版社,2010,151.12 孙建国,赵军.MapInfo中叠置分析的实现与应用J.学习园地,2003,19（2）.13 李东军.CAD到ARGIS的数据自定义转换探讨J.江西测绘,2007,67(1):1921.14 张露,杨永国.基