GIS在城市擇房分析中的應用——以合肥市為例

劉麗娜，劉向舉

（1.安徽理工大學 測繪學院，安徽 淮南 232001；2.安徽理工大學 計算機與工程學院，安徽 淮南 232001）

地理信息系統(tǒng)（GIS）是一種重要的空間信息系統(tǒng)，它是在計算機硬件、軟件系統(tǒng)支持下，對整個或部分地球表層空間中的地理分布數(shù)據(jù)進行采集、儲存、管理、運算、模擬、分析和顯示的技術(shù)系統(tǒng)[1].它具有數(shù)據(jù)采集與編輯、數(shù)據(jù)存儲與管理、數(shù)據(jù)處理和變換、空間分析和統(tǒng)計、二次開發(fā)和編程及產(chǎn)品制作與顯示六種基本功能[2].其中，空間分析是以地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎，運用各種手段提取和傳輸?shù)乩砜臻g信息，以解決涉及地理空間的各種理論和實際問題[3].空間分析是地理信息系統(tǒng)的重要功能，是GIS的核心，也是地理信息系統(tǒng)區(qū)別于一般信息系統(tǒng)的主要特征.空間分析的應用領域很廣，在城市管理、地震災害、礦產(chǎn)資源、交通、電力、水利、環(huán)保等領域都已得到全面發(fā)展和推廣應用[4].

隨著經(jīng)濟的持續(xù)快速發(fā)展，城鎮(zhèn)居民收入水平的穩(wěn)步提高，人們對住房條件的要求也越來越高.如今，交通是否便捷、市政基礎設施是否完善及周邊環(huán)境如何等已成為人們在選購住房時通常要考慮的主要因素.因此，購房者往往結(jié)合自身的情況，綜合考慮上述因素，并對商品房的信息進行研究，從而選擇最適宜的住房.本文以合肥市為例介紹了GIS的空間分析功能在擇房分析中的應用，利用ArcGIS軟件最終生成符合條件的合肥市樓盤圖.

1 擇房分析中用到的空間分析

1.1 空間疊置分析

疊置分析是GIS中常用的空間分析方法之一，一般用來提取空間隱含的信息.疊置分析是在統(tǒng)一的空間參照系下將有關主題層組成的各個數(shù)據(jù)層面進行疊置產(chǎn)生一個新的數(shù)據(jù)層面，新的數(shù)據(jù)層面綜合了原來兩個或多個層面要素所具有的屬性[2].疊置分析不僅生成了新的空間關系，而且還將輸入的多個數(shù)據(jù)層的屬性聯(lián)系起來產(chǎn)生了新的屬性關系.

用于疊置分析的圖層數(shù)據(jù)可以是柵格數(shù)據(jù)或者矢量數(shù)據(jù).本文應用的是基于矢量數(shù)據(jù)的疊置分析，基于矢量數(shù)據(jù)的疊置包括：點與多邊形的疊置、線與多邊形的疊置以及多邊形與多邊形的疊置[5].點與多邊形的疊置是確定一數(shù)據(jù)層上的點落在另一數(shù)據(jù)層的哪個多邊形內(nèi)，這樣就可以給點數(shù)據(jù)層建立新的屬性.例如，超市（點數(shù)據(jù)層）與城市分區(qū)圖（多邊形數(shù)據(jù)層）疊置后可以得出城市每個分區(qū)中有多少個超市；線與多邊形的疊置是確定一數(shù)據(jù)層上的弧段落在另一數(shù)據(jù)層的哪個多邊形內(nèi)，以便為每條弧段建立新的屬性.例如，道路圖與城市分區(qū)圖疊置，可以得到城市每個分區(qū)中各種等級道路的里程；多邊形與多邊形的疊置是將兩個或多個多邊形數(shù)據(jù)層進行疊加，形成新的多邊形要素.例如，將土壤類型圖與城市功能分區(qū)圖進行疊置，可以得出商業(yè)區(qū)中具有不穩(wěn)定土壤結(jié)構(gòu)的地區(qū)有哪些.

從原理上來說，疊置分析是對新要素的屬性按一定的數(shù)學模型進行計算分析，其中往往涉及到邏輯交、邏輯并、邏輯差等的運算.圖1為幾種常見的邏輯運算.

圖1 幾種常見的邏輯運算

1.2 緩沖區(qū)分析

緩沖區(qū)分析是指以點、線、面實體為基礎，自動建立其周圍一定寬度范圍內(nèi)的緩沖區(qū)多邊形圖層.緩沖區(qū)分析實質(zhì)上是鄰近度分析或影響度分析，就是將點、線、面地物分布圖變換為這些地物的距離擴展圖[6,7].緩沖區(qū)分析是GIS空間分析的一個重要功能，它在交通、環(huán)境保護、資源管理、城市規(guī)劃中有著廣泛的應用，例如，環(huán)境污染影響帶的范圍、水庫淹沒范圍的確定、湖泊和河流周圍的保護區(qū)的定界、民宅區(qū)遠離街道的緩沖區(qū)的建立及城市道路規(guī)劃中設計的房屋拆遷范圍等都要用到緩沖區(qū)分析.

緩沖區(qū)分析的基本思想是給定一個空間對象或集合，確定它們的鄰域[1,8].鄰域的大小由鄰域半徑R(緩沖距離或緩沖區(qū)寬度)決定.因此，空間對象Oi的緩沖區(qū)定義為Bi=｛x:d(x,Oi）≤R｝即對象Oi的半徑為R的緩沖區(qū)為距Oi的距離d小于R的全部點的集合.d一般采用歐氏距離，也可使用其他定義的距離.對于多個同類對象構(gòu)成的集合O＝｛Oi:i＝l,2,…,n｝，其半徑為R的緩沖區(qū)是各個對象緩沖區(qū)的并集，即

不同類型實體的緩沖區(qū)如圖2所示.

圖2 不同類型實體的緩沖區(qū)

2 基于疊置分析和緩沖區(qū)分析的擇房實例——以合肥市為例

2.1 擇房條件

人們一般都根據(jù)自身的條件來選擇住房，所以決定了在選擇住房時的標準并不是同一的，本文對合肥市的住房選擇基于以下四個方面.

（1）減少噪音.所選房產(chǎn)分布在主要交通道路200米范圍之外.

（2）小孩上學方便.所選房產(chǎn)分布在距學校1000米范圍之內(nèi)；

（3）環(huán)境幽雅.所選房產(chǎn)應分布在合肥市各公園景區(qū)800米范圍之內(nèi)；

（4）價格適中.房產(chǎn)的均價在7000元以下.

2.2 所需數(shù)據(jù)

在前期的合肥市數(shù)據(jù)處理中，已經(jīng)把合肥市的房產(chǎn)、道路、河流、鐵路、學校、市政設施、商業(yè)中心、公園景點、居民地等用Arcgis軟件建立了數(shù)據(jù)庫并且進行了分層存儲.所以，根據(jù)上述擇房的標準，用于空間分析的數(shù)據(jù)主要包括以下四類數(shù)據(jù)：

（1）合肥市房產(chǎn)分布圖數(shù)據(jù)（點圖層）；

（2）合肥市學校分布圖數(shù)據(jù)（點圖層）；

（3）合肥市道路圖數(shù)據(jù)（線圖層）.

（4）合肥市公園景點分布圖數(shù)據(jù)（面圖層）；

2.3 擇房分析實現(xiàn)

擇房分析實現(xiàn)的流程圖如圖3所示.

圖3 擇房分析流程圖

根據(jù)流程圖擇房分析的實現(xiàn)主要分為以下幾個步驟：

（1）道路緩沖區(qū)的建立.在前期的數(shù)據(jù)采集及處理中把合肥市道路數(shù)據(jù)分成了1,2,3類，其中1類數(shù)據(jù)為主要道路.在建立道路的緩沖區(qū)之前要先把主要道路在數(shù)據(jù)庫中全部選出，利用ArcGIS中的基于屬性的查詢（Select by Attributes）可以方便的做到這一點.屬性查詢設置及查詢結(jié)果如圖4所示.

圖4 屬性查詢設置及查詢結(jié)果

之后可以對主要道路建立滿足擇房要求的緩沖區(qū)，利用緩沖區(qū)工具，設置輸入要素（主要道路），輸出要素的路徑及緩沖區(qū)半徑（200米），生成主要道路的緩沖區(qū).緩沖區(qū)設置及主要道路的緩沖區(qū)如圖5所示.

圖5 緩沖區(qū)設置及主要道路的緩沖區(qū)

（2）公園景點緩沖區(qū)的建立.打開公園圖層，按上述方法設置緩沖區(qū)半徑800米，對公園建立滿足要求的緩沖區(qū).

（3）學校緩沖區(qū)的建立.選擇學校圖層，按上述方法設置緩沖區(qū)半徑1000米，對學校建立滿足要求的緩沖區(qū).

（4）對所建的緩沖區(qū)進行疊置分析，找出滿足以上四個條件的最佳區(qū)域.

（5）打開房產(chǎn)分布圖，利用屬性查詢功能查找到房價在7000元以下的樓盤.

（6）將查找到的樓盤再與滿足需求條件的最佳區(qū)域進行疊置分析，找出滿足所有條件的樓盤.

圖6為利用前期經(jīng)過處理的合肥市數(shù)據(jù)，結(jié)合ArcGIS軟件的緩沖區(qū)分析及疊置分析兩種空間分析方法，生成的滿足購房標準的合肥市最佳樓盤分布圖.

圖6 合肥市最佳樓盤分布圖

利用ArcGIS的空間分析功能生成滿足條件的樓盤分布圖只是買房的初步階段.這樣買房者可以根據(jù)買房的大概地段再仔細去看房屋的具體情況，最終選擇滿意的房產(chǎn).這樣既節(jié)省了買房者的時間，也防止了購房者盲目的去看房.

3 結(jié)語

GIS的空間分析有著廣闊的應用前景和深遠的實際意義，在不久的將來，GIS空間分析技術(shù)將更加成熟，應用范圍也會更加廣闊，在人們的生產(chǎn)、生活中起到更為重要的作用.

本文在對合肥市的地理數(shù)據(jù)進行建庫并分層存儲后，利用GIS兩種重要的空間分析方法——緩沖區(qū)分析和空間疊置分析，在全面考慮各種城市擇房的影響因素的基礎上，用ArcGIS軟件確定了滿足條件的最佳樓盤圖.當然本文在對影響因素的分析時并沒有考慮到所有的影響因素，而是只選取了部分主要影響因素來作為典型例子，從而得出最終的結(jié)果.若需要考慮擇房的其他各種影響因素，也是可以用同樣的方式來進行處理的.

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