基于AHP-GIS的中學(xué)選址研究
——以贛州市某縣為例

邵佳慧

(江西理工大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院,江西 贛州 341000)

0 引言

GIS(地理信息系統(tǒng))通常運(yùn)用于建筑選址、城市規(guī)劃等領(lǐng)域,如利用AHP(層次分析法)與GIS相結(jié)合,進(jìn)行人口集中居住區(qū)的選擇與選址的適宜性評(píng)價(jià)[1-2]、對(duì)公共服務(wù)設(shè)施的選址[3-4],采用GIS進(jìn)行商鋪選址[5]或?qū)︶t(yī)療資源的均衡優(yōu)化[6]。在教育領(lǐng)域,GIS被應(yīng)用于城市新建中學(xué)的范圍確定[7]及教育資源均衡與優(yōu)化研究[8]等方面。本研究使用的ArcMap軟件是GIS桌面系統(tǒng)核心應(yīng)用程序,如果選址要求明確且數(shù)據(jù)完整可靠,可快速定位適宜區(qū)域。提出AHP結(jié)合GIS找尋區(qū)域中學(xué)選址最優(yōu)解方法,通過(guò)構(gòu)建中學(xué)選址適宜性評(píng)價(jià)體系,結(jié)合某縣教育資源布局,檢測(cè)評(píng)價(jià)體系的可靠性,為中學(xué)選址方案選擇提供參考。

1 評(píng)價(jià)體系的建立

公交站臺(tái)等POI數(shù)據(jù)借助POIKit程序在高德數(shù)據(jù)庫(kù)中抓取,高程數(shù)據(jù)在地理空間數(shù)據(jù)云下載,道路數(shù)據(jù)使用最新全國(guó)城市道路數(shù)據(jù)集,河流數(shù)據(jù)由BBBike網(wǎng)站下載,人口數(shù)據(jù)為國(guó)家統(tǒng)計(jì)局第七次人口普查數(shù)據(jù)。

1.1 網(wǎng)絡(luò)調(diào)查問(wèn)卷

采用網(wǎng)絡(luò)調(diào)查問(wèn)卷,以“關(guān)于影響中學(xué)選址的相關(guān)因素調(diào)查”為主題,收集中學(xué)選址的相關(guān)意見。調(diào)查對(duì)象多為中學(xué)教師、學(xué)生與家長(zhǎng),有較高的代表性。累計(jì)完成156份,其中125份有效,多數(shù)調(diào)查對(duì)象建議將中學(xué)設(shè)置在人數(shù)一般且地勢(shì)平坦區(qū)域,對(duì)周邊設(shè)施、服務(wù)與環(huán)境有較高的要求。

1.2 層次分析法

AHP是一種定量與定性相結(jié)合、實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)決策分析的方法,通過(guò)因素分類、指標(biāo)重要性比較、判斷矩陣、判斷矩陣運(yùn)算獲取各因素權(quán)重。AHP能夠充分轉(zhuǎn)換中學(xué)選址問(wèn)題中定量與定性部分,提高選址的科學(xué)性。確定一級(jí)指標(biāo)為人口、交通、地形適宜等6大類,二級(jí)指標(biāo)為高程、坡度等12類,建立某縣校園選址影響因素指標(biāo)體系[9-10]。指標(biāo)體系如圖1:

構(gòu)建判斷矩陣,依據(jù)表1對(duì)各因素間的重要性進(jìn)行判斷賦值:

表1 判斷矩陣標(biāo)度定義

目標(biāo)層A即中學(xué)選址與準(zhǔn)則層B即6大類一級(jí)指標(biāo)數(shù)據(jù)的判斷矩陣,處理如下:

準(zhǔn)則層B對(duì)目標(biāo)層A的判斷矩陣:

通過(guò)MATLAB軟件計(jì)算得到:

λAmax:6.3679

權(quán)重向量ω1=(0.0421,0.2736,0.0263,0.1458,0.4429,0.0693)T

矩陣一次性檢驗(yàn)CR=CI/RI=0.0584<0.1,通過(guò)一致性檢驗(yàn)。

準(zhǔn)則層B與措施層C即12項(xiàng)次級(jí)指標(biāo)的判斷矩陣處理如下:

措施層C對(duì)準(zhǔn)則層B的判斷矩陣:

B1=[1]

B3=[1]

計(jì)算所得相對(duì)應(yīng)二級(jí)指標(biāo)權(quán)重向量:

ω1=(1)T

ω2=(0.5714,0.2857,0.1429)T

ω3=(1)T

ω4=(0.3333,0.6667)T

ω5=(0.5714,0.2857,0.1429)T

ω6=(0.6667,0.3333)T

λB1max:2.0000

λB2max:3.0000

λB3max:2.0000

λB4max:2.0000

λB5max:3.0000

λB6max:2.0000

CR均為0<0.1,通過(guò)一致性檢驗(yàn)。

1.3 GIS評(píng)價(jià)指標(biāo)

AHP計(jì)算得到的各指標(biāo)一、二級(jí)權(quán)重求積得綜合權(quán)重,結(jié)合不同指標(biāo)特性分別按不同分級(jí)依據(jù)進(jìn)行分級(jí)、評(píng)分,構(gòu)建中學(xué)選址GIS評(píng)分指標(biāo)。表2中的分級(jí)除特殊標(biāo)注外,均依據(jù)區(qū)域內(nèi)因素密度通過(guò)自然間斷點(diǎn)確定分級(jí)值完成分類。評(píng)分指標(biāo)如表2所示。

2 基于GIS多源數(shù)據(jù)處理

采用ArcMap將獲取的各類數(shù)據(jù)處理成漁網(wǎng)圖,能夠清晰、直觀表現(xiàn)出某因素在網(wǎng)格區(qū)域內(nèi)的密度,客觀反映其在大范圍內(nèi)的分布情況。像元寬度1000*1000(1000 m*1000 m)漁網(wǎng)網(wǎng)格對(duì)信息反饋較為精準(zhǔn),可充分反映區(qū)域的實(shí)際情況。利用ArcMap對(duì)各項(xiàng)因素進(jìn)行加權(quán)賦值分析,對(duì)單個(gè)因素漁網(wǎng)圖數(shù)據(jù)導(dǎo)出、賦值、加權(quán),再進(jìn)行多個(gè)因素匯總計(jì)算,最終結(jié)果導(dǎo)入漁網(wǎng)圖中,即可得到選址綜合分析漁網(wǎng)圖。

2.1 單個(gè)因素?cái)?shù)據(jù)處理

ArcMap處理各類型數(shù)據(jù)獲得與12個(gè)指標(biāo)因素對(duì)應(yīng)的漁網(wǎng)圖,并柵格化處理,將圖例中反映因素在區(qū)域內(nèi)分布特征的部分截選展示。圖2反映人口分布情況為:在縣域西南部較為集中,人口密度最高,向四周依次遞減。圖3為對(duì)高程數(shù)據(jù)處理后反映的地形情況,深色區(qū)域?yàn)楹０蜗鄬?duì)較低、坡度平緩的區(qū)域,說(shuō)明西南部更有利于學(xué)校建設(shè)。圖4客觀反映了餐飲類要素分布情況,在西南部集中,四周離散分布。其他未展示圖例主要道路在區(qū)域西南部集中并向周邊區(qū)域延伸,覆蓋該縣大部分區(qū)域,客運(yùn)站作為區(qū)域間的公共交通樞紐在各鄉(xiāng)鎮(zhèn)中均有分布。其他因素在西南部相對(duì)集中。由此推斷該縣西南部及周邊經(jīng)濟(jì)相對(duì)繁榮,為區(qū)域發(fā)展中心地帶。

圖2 人口密度漁網(wǎng)圖

圖3 地形適宜性漁網(wǎng)圖

圖4 快餐店、自助店等漁網(wǎng)圖

2.2 多個(gè)因素綜合分析

將12個(gè)因素漁網(wǎng)圖屬性表導(dǎo)出為Excel,以自然間斷點(diǎn)分級(jí)法對(duì)各因素Excel表中的單個(gè)網(wǎng)格要素?cái)?shù)量或密度分級(jí),再對(duì)各分級(jí)區(qū)間進(jìn)行賦值評(píng)分。評(píng)分賦值完成后,加權(quán)計(jì)算每一網(wǎng)格中所有因素分值總和。綜合權(quán)重見表2。將匯總后Excel表以SCV格式導(dǎo)入漁網(wǎng)圖中,得到適宜性綜合分析漁網(wǎng)圖。如圖5,在適宜性分析漁網(wǎng)圖中深色區(qū)域?yàn)檫m宜性較高區(qū)域,相對(duì)集中在該區(qū)域西南部,相對(duì)較深色的較適宜區(qū)與一般適宜區(qū)在該縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)基本上均有分布。獲取該縣區(qū)域內(nèi)現(xiàn)有的中學(xué)POI數(shù)據(jù),利用ArcMap將其投影在圖5中,可以明顯看出,在該縣西南部鄉(xiāng)鎮(zhèn)中有較多的中學(xué)聚集。現(xiàn)有中學(xué)分布情況與圖5學(xué)校選址適宜區(qū)域基本重疊,由此證明利用AHP與GIS相結(jié)合構(gòu)建的中學(xué)選址適宜性評(píng)價(jià)體系就區(qū)域中學(xué)選址應(yīng)用準(zhǔn)確性較高。

圖5 適宜性分析圖

3 結(jié)論與展望

該縣教育體系日益完善,中學(xué)分布均勻合理,如后續(xù)需要對(duì)區(qū)域中學(xué)布局進(jìn)行優(yōu)化,可在該縣西北部、東北部等評(píng)價(jià)體系中較高分值區(qū)增設(shè)學(xué)校,具體落實(shí)需結(jié)合該地區(qū)教育發(fā)展規(guī)劃。

采用AHP計(jì)算影響因素權(quán)重,ArcMap能夠直觀反映區(qū)域內(nèi)各類因素分布情況,如實(shí)反饋賦值加權(quán)匯總后的評(píng)價(jià)情況。研究表明,AHP與GIS結(jié)合建立學(xué)校選址適宜性評(píng)價(jià)體系具有可行性。此方法不僅可以應(yīng)用于該縣也可推廣至其他地區(qū)。隨著軟件的更新迭代,功能日趨完善,所作地圖模型可動(dòng)態(tài)變化,根據(jù)具體需求而改變。