1、本科毕业论文（20 届）GIS 在城市住房选址中的应用分析所在学院专业班级 测绘工程学生姓名指导教师完成日期GIS 在城市住房选址中的应用分析以上杭县县城为例【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
2、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.
3、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 .1211 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
4、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
5、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
6、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
7、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
8、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，2再
9、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
10、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
11、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，
12、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。3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
13、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
14、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。43 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
15、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
16、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5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
17、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
18、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。6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
19、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
20、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。73.1.3 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
21、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
22、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
