毕业设计（论文）-GIS在城市住房选址中的应用分析---以上杭县县城为例.doc

龙岩学院资源工程学院毕业论文 题 目： GIS在城市住房选址中的应用分析 专 业： 测 绘 工 程 班 级： 2011级测绘(2)班 学 号： 2011092616 姓 名： 丁 勤 杰 指导教师： 徐志刚 职称： 讲师 资源工程学院GIS在城市住房选址中的应用分析以上杭县县城为例资源工程学院 测绘工程2011092616 丁勤杰 指导老师 徐志刚【摘要】近年来，随着社会的发展与进步，城市住房选址问题越来越被关注，它不仅制约了城市化的进程，还关系到千家万户的生产生活。本文以上杭县县城为研究区域，利用GIS技术对住房选址方法进行探讨，通过选取医院、河流、商业中心、主要学校以及主要交通干道等五类影响城市住宅选址的评价因素，对已有选址方法进行对比，分析缓冲区叠置分析法和权重分析法的优缺点，提出将两种方法相结合的叠加权衡分析法，制作择房区域的分级评价效果图，使结果既体现已有方法的优点又弥补其不足之处，更加符合实际需求，为该地区住房规划和居民选址提供参考。【关键词】GIS,住房选址;评价因素;研究方法目录1 绪论11.1研究背景11.2研究的目的和意义11.3本课题的研究内容22数据准备及预处理22.1研究区域概况22.2数据处理软件22.3数据预处理22.3.1数据源分析22.3.2所需数据获取22.3.3评价因素选取33已有的研究方法43.1缓冲区叠置分析法43.1.1缓冲区分析43.1.2叠置分析53.1.3结果分析73.2权重分析法73.2.1距离制图73.2.2重分类83.2.3确定权重103.2.4合并数据集103.2.5结果分析104叠加权衡分析法104.1叠加权衡分析法的思想104.2叠加权衡分析法的评价体系114.3叠加权衡分析法的实现115总结12参考文献12致谢12121 绪论1.1研究背景随着国民经济的发展，我国的城市化水平有了长足的发展，现代化的城市规划显得越来越重要，人们对生活的要求从能够满足物质向满足精神方面发展，对住房选址条件的要求也上升为整体区位的考虑，区别于以往只对户型、规划绿地等传统因素的考量。“住的下”向“住得好”的变化，从根源上反映出人们对住房选址的新要求，因此在面对影响比以往更加错综复杂的住宅区位因素下，如何在一定的地理区域内选择合理的择房范围，使得合理的范围在综合指标上相对优越的难度越来越大，新的形势下就催生出新的方法来取代旧的方法来满足择房要求。国内外在住房选址的方法研究上主要经历了三个阶段：（1）传统的住房选址方法：在这个阶段，对住房区域的选择主要通过收集简单数据进行简单统计，并通过手工制图、人工分析方式来绘制出住房区域。这种单一的选址方法存在较多的弊端，比如不能体现出各区域以及区域内部各要素间的相互关系，缺乏完整性，并使得土地资源无法得到有效利用。（2）引进计算机阶段的住房选址方法：通过计算机在住房选址上的引用，增强了数据处理的效率，使用计算机进行数据制图分析以及数据统计分析，开始对住房区域进行空间建模表示。这种方法虽然弥补了传统选址方法的不足，但是不能充分将具体的影响住房选址的因素反映在空间建模中，不能够可视化的对择房信息进行表达。（3）引入基于GIS的住房选址方法，将住房选址上升到地理空间进行探讨。1GIS作为描述人类生存环境和建模的计算机系统，充分展示了它在这方面的优势，2其核心是空间分析与建模。3应用GIS技术在城市择房合理选择上体现出其独有的优势，具体体现在以下几个方面：(1)择房因素的数据量大且杂,不受限于单一方面。在住房的选址中，合理运用GIS技术，能够使影响因素的空间数据以及其他属性数据一起进行分析。这样更有利于对数据准确高效而直观的分析，也有助于人们对住房选址的合理分析选择，提高了择房的效率。 (2)住宅区和所有能够影响住房选址的信息点的位置都可以用数据来表示。因此在利用此方法来分析，就没有必要再利用网格等方法来读取位置信息，使住区与实际情况更加吻合以及人们可以选到更合适的住房。(3)在利用GIS技术的环境下，可以通过可视化的手段对择房信息进行表达。GIS的基础功能就是以二维或者三维的形式直观的将地理信息展示给用户，揭示地理信息的隐藏特征及分布。4(4)在利用GIS空间分析技术对空间数据进行分析的前提下，可以同时给用户提供信息服务和分析决策的功能。5(5)利用GIS技术可以实现数据的实时更新，能够准确的去适应实际情况的变化。6目前，国内外很多学者研究GIS技术应用于择房的实现形式趋于两种，一种是采取缓冲区分析结合叠置分析的方法另一种是采取权重赋值分析的方法。运用缓冲区、叠置分析的方法进行分析时，基于客观信息，利用原始数据的规律进行筛选得到符合的图层，提供辅助决策功能。但用于选址方面时，反映不出对影响因素的侧重面，在对用户要求的适应性体现方面存在一些缺陷。而权重赋值的分析方法实施时，由于决策者对要素进行赋值存在偏好，导致不同的偏好系数值。而偏好系数值受决策者主观影响，每个决策者都有自己的偏好系数，从而造成客观性差，主观随意性较大的不足，使结果与现实相悖。对于两种方法的不足，这里提出将两种方法结合起来，使选址在客观条件中满足主观要求，得到更加合理、科学的评价结果。1.2研究的目的和意义 在现实生活中，对于择房者来说，由于缺少对房产的综合信息，购房时通常要根据自己的购房意愿从众多的房产信息中进行筛选。这些信息通常是从网站或报刊中发布的信息中查找，从查找收集到筛选的过程中需要花大量的时间，而且这些散乱的信息很多都已经过时，给择房者带来不必要的麻烦。如何能避免这些问题，实现更加高效便捷的择房方式？本文旨在以上杭县县城范围内的住房选址问题进行研究为例，应用GIS技术对择房方法进行探讨，目的在于先找到满足择房者意愿范围的基础上，再通过实地房产信息调查对比实现择房。借此形成一种符合实际、更加实用且能够满足购房者需求的方法理论体系，为现代化择房提供参考依据。应用GIS技术进行择房，区别于传统择房方法，其意义可概括为以下几点：择房区域以缩放的图层呈现在用户面前，可以使用户更直观了解信息，方便选择。可以动态的呈现出择房条件对选址的综合影响，满足用户择房意愿。实现“以图管房”的模式，为择房者和城市规划提供帮助。1.3本课题的研究内容本文结合实际，运用GIS技术对影响住房选址的评价因素进行分析，对缓冲区-叠置分析与权重分析这两种方法进行论证和对比。提出了叠加权衡分析法来研究城市住房选址问题，并通过探讨，证明这种方法的可行性与可靠性。叠加权衡分析法的基本思路是先进行缓冲区、叠置分析得出适宜居住等级区域，再单独进行权重赋值分析，最后将两种结果展现出来进行分析，得出最优化住房分等定级图。2数据准备及预处理2.1研究区域概况上杭县城福建南部，汀江的中游位置，形似桃心状。其地处东经11616-11657、北纬2446-2528，是著名的革命老区。自二十世纪以来，政府对上杭县城的规划进行了多次的调整。在多次的规划调整影响下，规划区面积逐渐扩大，上杭县城形成了四通八达的公路网。城区的人均绿地面积达将近十平方米，并且县城的绿化覆盖率达百分之二十九；县城人口将近九万，随着经济的发展，交通更加便利、经济迅速发展、科教文化事业也全面繁荣。作为一个在飞跃发展的城镇，在创建全国文明小城镇示范点工作中扮演着重要的角色。72.2数据处理软件 ArcGIS是美国esri公司研发的能够无缝扩展GIS的一个统一地理信息平台。本文选择ArcGIS10软件，通过软件的应用程序及软件扩展模块进行数据处理。2.3数据预处理2.3.1数据源分析人们对于住房选址理论依据通常考虑的因素有：经济性、方便性、舒适性。本文结合上杭县城实际，需要对县城主要干道、商业中心、医院、学校、河流的数据进行获取，其中学校主要选择中学，并对这些数据进行分析，找到能够满足大众择房要求的最适宜区域。本文数据源采用比例尺为1：40000的地形图，其内容包括以上数据，以此作为数据提取的地图，方便对数据进行获取。2.3.2所需数据获取本文根据上杭县城地图作为底图，利用ArcGIS10软件对上杭县城的主要交通干道、学校、商业中心、医院以及河流进行数字化提取，为了数据的可靠性，还根据实际调查对地图数据进行了核实与补充，如图2-1所示。图2-1上杭县城基本信息图2.3.3评价因素选取 本文的评价因素是指那些能够引起人们择房区域考虑的评判标准，通过对上杭县城经济实力、人们的生产生活偏好以及环境现状等与人们日常息息相关的各个领域的了解。发现当前人们对上杭县住房选址的选择依据主要有交通、河流、学校、商业中心、医院五个主要方面以及自然环境等因素，鉴于自然环境部分所掌握的资料有限，因此只对五个主要方面来讨论它们对人们择房的影响。评价因素不同，导致对住房选址的影响程度存在明显差异，通过分析得出交通对住房选择的影响主要是因为交通噪音。交通干线上车流量比较大，噪音污染不可避免，然而噪音对人们的生活和工作产生较大的影响，因此人们对于择房的要求是趋于远离主要交通干道，避免交通噪音的影响；对于河流的影响，由于河流的不稳定性，洪涝灾害发生具有不可预见性，所以离河太近影响房屋建设，所以总体上有趋向远离河流的分布特点；随着社会的发展，人们想要就近在孩子学校附近购置住房，以方便子女上学接受教育，所以现在人们择房区域选择多数在学校附近；人们对于住房的环境，要求有更好的服务设施，即靠拢服务源。因此靠近商业中心成为择房条件之一，能够满足人们日常生活与休闲娱乐，而靠近医院也是人们为了满足优越的医疗服务设施的目的，所以城市择房者要求住房能够尽量靠近商业中心和医院。为了满足择房者的要求，就要对这些评价因素与择房区域的距离进行分析。本文选取主要交通干线、河流、医院、学校以及商业中心作为评价因子，通过评价因子的服务范围或者影响范围对符合区域进行确定，从而找出最适宜区域。这个过程就涉及到实现这种目的的研究方法。3已有的研究方法3.1缓冲区叠置分析法3.1.1缓冲区分析缓冲区指空间地理实体对周围目标的作用区间，一般通过对实体不同类别的判断来确定它的范围。确定缓冲区范围的主要工作是在点、线、面实体附近构建相对大小的多边形，为所作的决策提供理论依据。8依照缓冲区确定的范围，通过这些要素构成一定区域的多边形实体，将这些数据在二维空间进行扩展的空间分析方法叫做缓冲区分析方法。根据缓冲区的定义，为了建立点的缓冲区范围，主要通过对点设定的半径来确定缓冲距离。缓冲区附近所包括的范围即为建立点的缓冲区；为了建立线的缓冲区范围，主要是围绕该目标双侧的距离小于或等于所设定的缓冲距离的点所构成的带状范畴；为了建立面的缓冲区范围，主要是根据所定对象里外侧的距离小于或等于所设定的缓冲距离的点构成的面状范围。9本文结合上杭县城的经济范围及其他实际情况，确定主要交通干线的影响半径为50m。对商业中心的影响范围的确定是通过服务源的辐射覆盖区域而定，参照当地情况，把上杭县城的商业中心影响半径定为800m。对河流的缓冲区半径定为80m，医院与学校的影响半径定为750m。根据这些确定的缓冲区半径对上述评价因子分别进行缓冲区分析，得到图3-1主要交通干线缓冲分析图；图3-2河流缓冲分析图；图3-3学校缓冲分析图；图3-4医院缓冲分析图；图3-5商业中心缓冲分析图。 图3-1主要交通干线缓冲分析图 图3-2河流缓冲分析图 图3-3学校缓冲分析图 图3-4医院缓冲分析图图3-5商业中心缓冲分析图上图所示，图3-1与图3-2是上杭县城主要交通干线与河流的缓冲区分析图，根据上杭县城的实际交通繁忙情况，县城的主要交通干道有：北环西路、北环东路、紫金北路、二环路、建设路、和平路、振兴路、江滨路、解放路以及上杭大道等，河流主要是汀江中游横穿县城，图中阴影部分是受交通噪音污染与河流不稳定所影响范围，择房时应尽量避免。图3-3、图3-4、图3-5是学校、医院、商业中心服务范围所覆盖区域，在县城择房时应尽量靠近，其中学校主要有县一中、县二中、县四中等中学，医院主要是选择综合性医院，如县医院、县中医院等，商业中心也是选取比较有综合性的购物中心。3.1.2叠置分析叠置分析指把两层或是多层的地图要素叠置起来产生新图层的方法，在这种方法下使得最初的图层被处理后形成不一样的新图层要素，但重新产生的要素又包含着原本图层的要素属性。10其属性数据是通过关系数据库来管理，形成属性值系统。11叠置分析的功能是使输入的数据要素产生新的空间关系，以此达到空间数据要素整合的要求。通过整理新要素的属性特征，按相应的模型分析，最终得到分析结果来满足用户的需求。本文在缓冲区分析基础上，将学校、医院、商业中心具有相同性质的评价因素作叠置分析，可以找到同时符合这几个的范围的区域，如下图3-6中所表现。通过观察下图可以找到这三个区域的共同影响范围是在北环西路以南与解放路以北和建设路以东与北环东路以西。再将符合学校、医院、商业中心的区域范围与主要交通干线进行叠置分析，根据择房要求，择房区域需要远离交通噪音，因此选择的区域应在主要交通干线缓冲区范围以外，所以通过叠置分析将两个图层相重合部分擦除，得到了能够符合学校、医院、商业中心、主要交通干线区域范围的部分，如图3-7所示。 图3-6 学校、医院、商业中心叠置分析图 图 3-7学校、医院、商业中心、主要交通干线叠置分析图 图3-8最佳择房区域 图 3-9居住等级分布图由于上杭县城有河流穿过，河流区域不适合房屋建设，所以应将河流区域从最佳择房区域中删除，所以将河流区域缓冲区图与图3-7进行叠置分析，再将河流及两图层的重合部分擦除，得到能满足所有评价因素要求的部分，即最佳择房区域（图中红色阴影部分），如图3-8所示。从图3-8中可以看出符合以上影响因素的最佳择房区域分布在上杭四中附近以及县中医院附近、解放路、江滨路附近等区域。3.1.3结果分析根据缓冲区叠置分析，可将上杭县城住房区域划分为五个等级，分别标识为一至五等级。第五等级是指只在河流与主要交通干线缓冲区内的区域 。第四等级是指河流与主要交通干线缓冲区与学校、商业中心、医院缓冲区的其中一个重叠区域或在五个缓冲区以外的区域。第三等级是指河流与主要交通干线缓冲区以外而且在学校、商业中心、医院中的一个缓冲区内或在河流与主要交通干线缓冲区以内而且在学校、商业中心、医院中的两个缓冲区内的部分。第二等级是指河流与主要交通干线缓冲区以外而且在学校、商业中心、医院中的两个缓冲区内或在五个缓冲区内的部分。第一等级是指在河流与主要干线缓冲区以外而且在学校、商业中心、医院三个缓冲区以内的部分。12根据等级的划定，将最佳等级定为第一级，最不理想级别定为第五级，如图3-9居住等级分布图所示，图中颜色的不同代表等级的不同，从浅到深的分别代表为最不理想等级到最佳等级的跨度。虽然缓冲区叠置分析法得到了择房区域的等级分布，但是也有它的不足之处，比如只清楚满足评价因素的程度关系，却无法满足人们对评价因素比重的要求，还无法更加人性化的满足择房者的要求，缺乏一定的主观性，因此还需找到一种能够弥补这一缺陷的方法。3.2权重分析法3.2.1距离制图“源”是用来指代在距离分析中的目的地。在GIS数据特征上，它体现为离散的点、线、面要素。这些要素之间相互可以邻接，但它们属性一定不一样。它能够用栅格数据来呈现，也能够用矢量数据呈现。在本文中，它就可以代表学校、医院、商业中心等，而距离制图就是根据每一栅格跟“源”之间的距离进行分析的方法，体现与最近源的相互关系，使人们从中可以获取需要的信息。13通过距离制图可以使每个评价因素形成距离关系的图层，方便找寻最近邻问题。本文通过距离制图中的直线距离制图，对各要素进行剖析。经过数据处理得到每一个栅格与最近源的欧氏距离，据此进行对距离远近的分级 14因此可以通过距离分级来选取符合择房者要求的距离范围，得到住房区域的最佳位置。其结果如下图所示： 图3-10主要道路直线距离图 图3-11河流直线距离图 图3-12医院直线距离图 图3-13商业中心直线距离图图3-14学校直线距离图3.2.2重分类重分类是指对之前已经获取的数据进行重新整合分类，而获取一系列新数据将其输出的过程。15在日常实践中，通常将栅格数据的数值作重分类的处理，以达到建立新等级体系的目的。本文中通过直线距离制图再进行重分类，等级的范围定为110级，距离越近代表越适宜居住，赋其值越大为10，反之就赋值最小。但是对于河流与主要交通干线则需要相反赋值，在对离河流、主要交通干线最适宜距离赋予最大值，这样便于统一分析。那些被认为相对适宜的属性信息被赋予较高的值，经过这样分类，可以使每个指标项的原始成本数据之间拥有可比性，便于进行评价的定量分析和计算。本文对数据的分等定级的理论依据如下两点：（1）重分类时需要进行靠近因素的数据集。越靠近这类因素就越适宜居住，如学校、医院、商业中心。越适宜居住，被赋予的等级越高；反之就越小。（2）重分类时应当要进行远离因素的数据集。越远离这类因素就越适宜居住，如主要交通干线、河流。所以距离这类因素越远，赋予的等级越高；距离这类因素越近，赋予的等级值就越小。通过重分类后的结果如下图所示： 图3-15重分类主要交通干线距离图 图3-16重分类河流距离图 图3-17重分类医院距离图 图3-18重分类商业中心距离图 图3-19重分类学校距离图 图3-20最适宜居住区3.2.3确定权重权重是在选取了适宜的评价因素并赋予一定的权重值，所以我们可以在评价过程中，通过不同评价因素对结果的贡献程度大小来决定权重的多少。16权重的确定是否合理决定着评价指标体系的可信度，同时也可以决定评价的结果是否具有可靠性。权重的确定必须对所选区域有足够的认知，要做到科学性、系统性、实用性与整体性于一体，由于手中的上杭县县城的数据不够全面，还有许多信息种类了解到的不够详细，因此本文通过查阅专家论述，再结合当地具体情况以及广泛的购房要求，对本文所选取的评价因素进行权重的分配，具体分配情况见表31： 表31居民择房权重准则层指标对策层指标指标内容权重自然环境河流远离河流0.10人文环境学校距学校很近0.30交通设施主要交通干道远离主要交通干道0.15生活设施商业中心距商业中心很近0.20医疗设施医院距医院很近0.253.2.4合并数据集 根据上表的权重关系，通过调用栅格计算器对影响择房的评价因素权重进行综合计算，得到最终的适宜性数据集。所谓栅格计算器就是建立数学模型的模块，对数据进行处理与分析。17如上图3-20最适宜居住区所示，其中适宜性较高的区域颜色较深，这些区域比较满足人们对择房的要求，所以对于择房者可以根据这些地区进行实地调查，从中选择最优先区域。3.2.5结果分析权重分析法，体现了以人为本的的思想，充分考虑了人们对某一些影响因素有特别偏爱，能够比较明显的体现个人主观，其选择的结果能够满足城市适宜性居住评价体系，具有较好的准确性与科学性。虽然权重分析法有上述的优点，但是评价因素的权重设置无法避免一定的主观性，这种机制不能细化到绝对，所以使GIS评价图上反映的最适宜择房区域难免受到影响。4叠加权衡分析法4.1叠加权衡分析法的思想叠加权衡分析法的指导思想是利用GIS技术应用于住房区域空间布局必须走现实、科学的技术路线，主要体现在科学性与直观性之中。1、要有较强的科学性：对住房区位选择具有影响的评价因素进行分解，然后再将它们进行统一整合与叠加，反映出各种评价因素的综合影响，从全方位进行综合评价，避免片面性的考虑单一影响因素。2、要有较强的直观性:具体表现在它不单将各种因素综合影响的结果反映在图层上，它还要区别于已有方法的不足，综合完善不足之处和吸收它们的优点。使最后的结果既符合大众所需又准确真实的输出给用户，为用户决策提供可靠依据。本文研究过程中，首先根据实际情况调查确定影响上杭县住房选址的各个评价因素，根据收集的资料，选取了主要的评价因子进行研究。每个评价因子通过图层来展现，再对每个评价因子按满足择房者要求进行分析，最终通过统一整合来反映各种评价因子对择房区域的综合影响，这种分析方法的技术路线体现了方法的科学性。为了体现方法的直观性，叠加权衡分析法是在现阶段已有的两种比较成熟的择房方法基础上，进行优缺点的分析，形成更加完善的方法体系。4.2叠加权衡分析法的评价体系城市居住适宜性评价是以自然、社会、经济和环境等因素作为衡量尺度，构成一个对满足城市居民住房条件的区域进行综合评价分析的体系。18通过评价体系，可以合理的配置城市的各种资源，力求达到城市的健康、稳定与可持续发展，从而提高城市居住质量。确定叠加权衡分析法的评价体系是根据评价因素，对住房选址的区域进行最适宜划分，在通过对评价因素的合理配置找到符合居住区域的基础上可以再进一步按照择房者自己意愿选择住房区域。这样的方法可以满足每个购房者心中完美的择房条件，精益求精的贴近最大众需求，体现出更人性化的服务。4.3叠加权衡分析法的实现 将权重分析的结果图进行重分类，提取出符合住房选址的区域，再将缓冲区叠置分析法的结果图与其进行叠加，得到的评价效果图可以清晰度展现两种方法各自符合条件的区域，两种方法都符合的区域叠加部分显然更符合要求。通过结果分析可知，缓冲区叠置分析与权重分析各自有自己的优缺点，两种方法结合起来形成的叠加权衡分析法，其结果既弥补了缓冲区叠置分析方法的缺乏主观性问题，又消除了权重分析的过于主观性带来的影响。使结果变得更加可靠性和科学性，因此对上杭县城择房区域用此方法进行分析，其结果如下图所示： 图4-1最适宜择房区域通过对图4-1的分析发现最适宜择房区域分布在建设路附近，通过实际调查，该区域邻近县医院、县中医院、县一中、县四中及冠超市等商业中心，其楼盘紫金财富中心就坐落于此，集所有评价因素于一体，是择房的最优选区域。其次是位于紫金南路及振兴路以南附近，以瓦子街为商业、住房中心的区域，该区域邻近县妇幼保健院、友好医院、上杭县实验中学等，是择房的优选区域。通过实际验证可知叠加权衡分析法具有可行性与可靠性，择房者可以根据该方法得出的优先区域，再选取该地段的小区，通过实地小区的实际情况以及小区治安、物业服务质量等比较来选择择房区。5总结本文利用GIS技术应用于城市住房选址中，通过对缓冲区叠置分析方法与权重分析方法分别进行分析与探讨，对两种方法进行结合形成叠加权衡分析法，使两种方法的优缺点进行互补。使用这种方法选择住房区域，使主观与客观相结合，其结果符合城市规划要求，通过实地调查验证，该方法具备较高的准确性和科学性，能够为居民择房和政府规划提供参考依据。在整个论文的写作过程中，由于收集的上杭县城材料有限，对择房区域的分析不够完善。比如择房区域的选择受多种评价因素的影响，对很多评价因素没有进行考虑，如当地的土地利用类型、公园设施建设以及学校、医院的社会满意度问题，因此还需要在以后的学习或工作中进一步的探讨和研究。参考文献1 刘宝华.浅析GIS技术在城市规划中的应用J.测绘通报,2011,8(4):86-87.2 李满春,任建武,陈刚,等.GIS设计与实现M.北京:科学出版社,2003,1-2.3 杨慧.空间分析与建模M.北京：清华大学出版社,2009,3-4.4 石伟.ArcGIS地理信息系统详解M.北京：科学出版社,2009,3-4.5 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shanghang county as an exampleResource Engineering institute Geomatics Engineering2011092616 Ding Qinjie Supervisor Xu Zhigang【 Abstract 】 In recent year