基于AHP-GIS的中學選址研究
——以贛州市某縣為例

邵佳慧

(江西理工大學經濟管理學院,江西 贛州 341000)

0 引言

GIS(地理信息系統)通常運用于建筑選址、城市規劃等領域,如利用AHP(層次分析法)與GIS相結合,進行人口集中居住區的選擇與選址的適宜性評價[1-2]、對公共服務設施的選址[3-4],采用GIS進行商鋪選址[5]或對醫療資源的均衡優化[6]。在教育領域,GIS被應用于城市新建中學的范圍確定[7]及教育資源均衡與優化研究[8]等方面。本研究使用的ArcMap軟件是GIS桌面系統核心應用程序,如果選址要求明確且數據完整可靠,可快速定位適宜區域。提出AHP結合GIS找尋區域中學選址最優解方法,通過構建中學選址適宜性評價體系,結合某縣教育資源布局,檢測評價體系的可靠性,為中學選址方案選擇提供參考。

1 評價體系的建立

公交站臺等POI數據借助POIKit程序在高德數據庫中抓取,高程數據在地理空間數據云下載,道路數據使用最新全國城市道路數據集,河流數據由BBBike網站下載,人口數據為國家統計局第七次人口普查數據。

1.1 網絡調查問卷

采用網絡調查問卷,以“關于影響中學選址的相關因素調查”為主題,收集中學選址的相關意見。調查對象多為中學教師、學生與家長,有較高的代表性。累計完成156份,其中125份有效,多數調查對象建議將中學設置在人數一般且地勢平坦區域,對周邊設施、服務與環境有較高的要求。

1.2 層次分析法

AHP是一種定量與定性相結合、實現多目標決策分析的方法,通過因素分類、指標重要性比較、判斷矩陣、判斷矩陣運算獲取各因素權重。AHP能夠充分轉換中學選址問題中定量與定性部分,提高選址的科學性。確定一級指標為人口、交通、地形適宜等6大類,二級指標為高程、坡度等12類,建立某縣校園選址影響因素指標體系[9-10]。指標體系如圖1:

構建判斷矩陣,依據表1對各因素間的重要性進行判斷賦值:

表1 判斷矩陣標度定義

目標層A即中學選址與準則層B即6大類一級指標數據的判斷矩陣,處理如下:

準則層B對目標層A的判斷矩陣:

通過MATLAB軟件計算得到:

λAmax:6.3679

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

矩陣一次性檢驗CR=CI/RI=0.0584<0.1,通過一致性檢驗。

準則層B與措施層C即12項次級指標的判斷矩陣處理如下:

措施層C對準則層B的判斷矩陣:

B1=[1]

B3=[1]

計算所得相對應二級指標權重向量:

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,通過一致性檢驗。

1.3 GIS評價指標

AHP計算得到的各指標一、二級權重求積得綜合權重,結合不同指標特性分別按不同分級依據進行分級、評分,構建中學選址GIS評分指標。表2中的分級除特殊標注外,均依據區域內因素密度通過自然間斷點確定分級值完成分類。評分指標如表2所示。

2 基于GIS多源數據處理

采用ArcMap將獲取的各類數據處理成漁網圖,能夠清晰、直觀表現出某因素在網格區域內的密度,客觀反映其在大范圍內的分布情況。像元寬度1000*1000(1000 m*1000 m)漁網網格對信息反饋較為精準,可充分反映區域的實際情況。利用ArcMap對各項因素進行加權賦值分析,對單個因素漁網圖數據導出、賦值、加權,再進行多個因素匯總計算,最終結果導入漁網圖中,即可得到選址綜合分析漁網圖。

2.1 單個因素數據處理

ArcMap處理各類型數據獲得與12個指標因素對應的漁網圖,并柵格化處理,將圖例中反映因素在區域內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為對高程數據處理后反映的地形情況,深色區域為海拔相對較低、坡度平緩的區域,說明西南部更有利于學校建設。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域西南部集中并向周邊區域延伸,覆蓋該縣大部分區域,客運站作為區域間的公共交通樞紐在各鄉鎮中均有分布。其他因素在西南部相對集中。由此推斷該縣西南部及周邊經濟相對繁榮,為區域發展中心地帶。

圖2 人口密度漁網圖

圖3 地形適宜性漁網圖

圖4 快餐店、自助店等漁網圖

2.2 多個因素綜合分析

將12個因素漁網圖屬性表導出為Excel,以自然間斷點分級法對各因素Excel表中的單個網格要素數量或密度分級,再對各分級區間進行賦值評分。評分賦值完成后,加權計算每一網格中所有因素分值總和。綜合權重見表2。將匯總后Excel表以SCV格式導入漁網圖中,得到適宜性綜合分析漁網圖。如圖5,在適宜性分析漁網圖中深色區域為適宜性較高區域,相對集中在該區域西南部,相對較深色的較適宜區與一般適宜區在該縣各鄉鎮基本上均有分布。獲取該縣區域內現有的中學POI數據,利用ArcMap將其投影在圖5中,可以明顯看出,在該縣西南部鄉鎮中有較多的中學聚集?，F有中學分布情況與圖5學校選址適宜區域基本重疊,由此證明利用AHP與GIS相結合構建的中學選址適宜性評價體系就區域中學選址應用準確性較高。

圖5 適宜性分析圖

3 結論與展望

該縣教育體系日益完善,中學分布均勻合理,如后續需要對區域中學布局進行優化,可在該縣西北部、東北部等評價體系中較高分值區增設學校,具體落實需結合該地區教育發展規劃。

采用AHP計算影響因素權重,ArcMap能夠直觀反映區域內各類因素分布情況,如實反饋賦值加權匯總后的評價情況。研究表明,AHP與GIS結合建立學校選址適宜性評價體系具有可行性。此方法不僅可以應用于該縣也可推廣至其他地區。隨著軟件的更新迭代,功能日趨完善,所作地圖模型可動態變化,根據具體需求而改變。