ArcGIS 选址分析
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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限制,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限制,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 环境限制分析
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];