選址模型是GIS經(jīng)典的空間分析模型，也是GIS最擅長(zhǎng)解決的問題之一。選址在生產(chǎn)生活有著廣泛的應(yīng)用，如餐飲企業(yè)（麥當(dāng)勞/肯德基）選址、超市、醫(yī)院、物流倉儲(chǔ)、甚至核電站選址等。選址的好壞直接影響到服務(wù)方式、服務(wù)質(zhì)量、服務(wù)效率、服務(wù)成本等，從而影響到利潤(rùn)和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

(資料圖)

本文以飛機(jī)場(chǎng)停機(jī)坪選址為例，模擬實(shí)際生活中的決策約束條件，使用QGIS模型構(gòu)建器建立選址模型，詳細(xì)演示分析和建模過程，得到選址結(jié)果。（文末附有示范數(shù)據(jù)下載地址）

01 模型需求分析

本文的需求背景簡(jiǎn)要描述如下：

航空公司想在Nueces縣現(xiàn)有的機(jī)場(chǎng)中查找一個(gè)合適的位置，為自己公司的直升飛機(jī)修建停機(jī)坪，要求如下：

不能修建在建成區(qū)內(nèi)，以免影響市民的日常生活。

為了方便飛行員通勤，最好在城市5公里范圍內(nèi)。

距離縣級(jí)道路不超過2公里。

距離水域不超過800米。

現(xiàn)有的數(shù)據(jù)為：

縣級(jí)行政區(qū)劃面圖層，縣名為COUNTY字段。

水系圖層。

道路圖層，道路等級(jí)存儲(chǔ)在RTTPY字段中，取值為”C“表示縣級(jí)道路。

城市建成區(qū)面圖層。

飛機(jī)場(chǎng)點(diǎn)圖層。

分析需求，轉(zhuǎn)化為GIS語言，則選址模型變?yōu)椴襟E：

從行政區(qū)劃圖層中按屬性提取出Nueces縣要素。

按Nueces縣的位置提取位于該縣的機(jī)場(chǎng)。

從城市建成區(qū)面圖層按屬性提取出城市Corpus Christi面要素，對(duì)該要素做5000米的緩沖區(qū)，然后使用緩沖區(qū)將建成區(qū)擦除。

從道路圖層按屬性提取縣級(jí)道路，然后對(duì)提取結(jié)果做2000米緩沖區(qū)。

對(duì)水系圖層做800米緩沖區(qū)。

將城市建成區(qū)處理結(jié)果、道路緩沖區(qū)和水系緩沖區(qū)做疊加分析，得到的面多邊形即為滿足需求的區(qū)域。

使用滿足需求的區(qū)域裁剪機(jī)場(chǎng)圖層，即可得到適宜修建停機(jī)坪的機(jī)場(chǎng)。

下面使用QGIS模型構(gòu)建器將上述步驟構(gòu)建為模型。

02 打開數(shù)據(jù)

在【瀏覽】面板中定位到示范數(shù)據(jù)，拖拽到地圖窗口中。

在【圖層】面板調(diào)整圖層順序，從下到上依次為：Counties、CityBoundaries、Water_features、Roads、Airports。

03 模型構(gòu)建器界面介紹

點(diǎn)擊菜單【處理】->【模型構(gòu)建器…】，打開【處理模型】窗口。

【處理模型】窗口由上方的工具欄、左側(cè)的操作面板和右邊的模型構(gòu)建主窗口組成。

工具欄提供打開模型、保存模型、瀏覽模型和運(yùn)行模型等功能。

左上方為模型變量定義區(qū)域，可以把需要重復(fù)使用的字符串或者數(shù)值定義為變量，使用變量可以提高工作效率。

中間為模型特性，用于設(shè)置模型的名稱和所屬分組。名稱和分組決定了模型在【處理工具箱】面板中所處的位置，方便查找和調(diào)用。

左下方是模型構(gòu)建元素面板，分為【輸入】和【算法】?jī)蓚€(gè)標(biāo)簽頁。

要新建一個(gè)模型，只需設(shè)置模型的名稱和所在的分組，點(diǎn)擊工具欄的【保存】按鈕設(shè)置存儲(chǔ)路徑即可。例如本文新建的模型名稱為“停機(jī)坪選址模型”，顯示在【處理工具箱】的【我的模型】節(jié)點(diǎn)下。

04 提取縣級(jí)區(qū)劃

建模第一步：從全部行政區(qū)劃中按屬性提取出Nueces縣要素。

將左側(cè)的操作面板切換到【輸入】標(biāo)簽頁，可以看到QGIS的模型提供矢量字段、地圖圖層、坐標(biāo)參照系（CRS）、字段映射器、字符串、布爾型等輸入?yún)?shù)類型。我們需要為縣圖層定義一個(gè)輸入?yún)?shù)，所以找到“+矢量圖層”拖拽到右邊窗口中。

在彈出的【矢量圖層參數(shù)定義】對(duì)話框中，設(shè)置如下參數(shù)：

參數(shù)名稱：“縣 圖層”。

幾何圖形類型：“多邊形”。

勾選“強(qiáng)制”，表示該參數(shù)在模型運(yùn)行時(shí)必須提供，不能為空。

點(diǎn)擊【OK】完成參數(shù)定義設(shè)置。

可以看到模型窗口中用黃色方框繪制出了“縣 圖層”參數(shù)，雙擊該方框可調(diào)整參數(shù)。

為了按字段篩選縣級(jí)區(qū)劃，需要定義矢量字段（Vector Field）參數(shù)，選中“+向量場(chǎng)”（這里實(shí)際是“矢量字段”，翻譯有誤差），拖拽到右邊畫布中。

在參數(shù)定義對(duì)話框中，設(shè)置如下參數(shù)：

參數(shù)名稱：“縣名 屬性”。

父圖層設(shè)置：“縣 圖層”，表示該字段是來自參數(shù)“縣 圖層”的屬性。

允許的數(shù)據(jù)類型：“字符串”。

默認(rèn)值：“COUNTY”。

勾選“強(qiáng)制”復(fù)選框。

點(diǎn)擊【OK】完成設(shè)置。

定義【按屬性提取】算法參數(shù)以提取“縣 圖層”要素。左側(cè)面板切換到【算法】標(biāo)簽頁，在上方的搜索框中輸入“extract”，找到【矢量選擇】->【按屬性提取】，拖拽到模型窗口中。

在彈出的【按屬性提取】對(duì)話框中設(shè)置：

Description：提取Nueces縣。

輸入圖層：縣 圖層。

選擇屬性：縣名 屬性。

操作符：=。

值：Nueces。表示提取名為“Nueces”的縣。

提取后（屬性）：Nueces縣。表示提取成功時(shí)，輸出結(jié)果默認(rèn)情況下保存在“Nueces縣”為名稱的圖層中。在模型運(yùn)行時(shí)，用戶可以另行設(shè)定輸出結(jié)果的路徑和文件格式。

注意，在模型處理過程中，如果不設(shè)置輸出結(jié)果的參數(shù)，則輸出結(jié)果作為中間文件在內(nèi)存中作為下一步驟的輸入?yún)?shù)，不會(huì)被保存，也不會(huì)出現(xiàn)在地圖窗口中。

可以看到窗口中增加了一個(gè)“提取Nueces縣”的白色方塊，表示算法，綠色方塊“Nueces縣”表示該算法的輸出結(jié)果。至此，縣級(jí)區(qū)域圖層的處理結(jié)束，點(diǎn)擊工具欄的【保存】按鈕保存模型。

05 處理機(jī)場(chǎng)圖層

建模第二步：按Nueces縣的覆蓋范圍提取位于該縣的機(jī)場(chǎng)點(diǎn)。

設(shè)置輸入圖層參數(shù)。切換到【輸入】標(biāo)簽頁，雙擊【矢量圖層】添加機(jī)場(chǎng)圖層參數(shù)，在彈出的參數(shù)定義對(duì)話框中設(shè)置：

參數(shù)名稱：“機(jī)場(chǎng) 圖層”。

幾何圖形類型：點(diǎn)。

勾選“強(qiáng)制”復(fù)選框。

點(diǎn)擊【OK】完成設(shè)置。

使用裁剪算法提取處于縣范圍內(nèi)的機(jī)場(chǎng)。切換到【算法】標(biāo)簽頁，在搜索框中輸入“clip”，找到【矢量疊加】->【裁剪】，拖拽到窗口中。

在【裁剪】對(duì)話框中設(shè)置參數(shù)如下：

Description：裁剪機(jī)場(chǎng)

輸入圖層：機(jī)場(chǎng) 圖層

疊加圖層："提取后（屬性）" from algorithm "提取Nueces縣"。

其他參數(shù)保持默認(rèn)即可，點(diǎn)擊【OK】完成設(shè)置。

完成機(jī)場(chǎng)圖層裁剪后，模型如下：

06 處理城市建成區(qū)面圖層

模型構(gòu)建第三步：處理城市建成區(qū)面圖層，即根據(jù)需求從城市建成區(qū)面圖層按屬性提取出城市Corpus Christi面要素，對(duì)該要素做5000米的緩沖區(qū)，然后在緩沖區(qū)面將建成區(qū)擦除。

添加輸入圖層參數(shù)。切換到【輸入】標(biāo)簽頁，雙擊【矢量圖層】，參數(shù)定義如下：

參數(shù)名稱：城市區(qū)域 圖層。

幾何圖形類型：多邊形。

勾選”強(qiáng)制“復(fù)選框。

點(diǎn)擊【OK】完成設(shè)置。

添加字段參數(shù)。雙擊【輸入】標(biāo)簽頁的參數(shù)【向量場(chǎng)】，設(shè)置城市區(qū)域?qū)傩詤?shù)如下：

參數(shù)名稱：城市區(qū)域 屬性。

父圖層：城市區(qū)域 圖層。

允許的數(shù)據(jù)類型：字符串。

默認(rèn)值：NAME。

勾選”強(qiáng)制“復(fù)選框。

點(diǎn)擊【OK】按鈕完成設(shè)置。

切換到【算法】標(biāo)簽頁，雙擊【矢量選擇】->【按屬性提取】，參數(shù)設(shè)置如下：

Description：提取Corpus Christi市。

輸入圖層：城市區(qū)域 圖層。

選擇屬性：城市區(qū)域 屬性。

操作符：=。

值：Corpus Christi。

其他參數(shù)保持默認(rèn)即可。

點(diǎn)擊【OK】完成設(shè)置。

使用緩沖區(qū)分析計(jì)算距離城市5000米的覆蓋范圍。在【算法】標(biāo)簽頁找到【矢量幾何圖形】->【輪廓】（buffer），雙擊彈出參數(shù)設(shè)置對(duì)話框，參數(shù)定義如下：

Description：Corpus Christi緩沖區(qū)。

輸入圖層："提取后（屬性）" from algorithm "提取Corpus Christi市"。

柵格距離結(jié)果：5000。

融合結(jié)果：是。

其他參數(shù)保持默認(rèn)，點(diǎn)擊【OK】完成設(shè)置。

使用差分算法，去除建成區(qū)域范圍，得到城市區(qū)域5000米內(nèi)不屬于建成區(qū)的環(huán)狀地帶。找到【矢量疊加】->【差分】算法，雙擊，設(shè)置參數(shù)如下：

Description：差分Corpus Christi市。

輸入圖層："緩沖區(qū)建立后" from algorithm "Corpus Christi緩沖區(qū)"。

疊加圖層："提取后（屬性）" from algorithm "提取Corpus Christi市"。

其他參數(shù)保持默認(rèn)，點(diǎn)擊【OK】完成設(shè)置。

此時(shí)，模型的全圖如下：

07 處理道路圖層

模型構(gòu)建第四步：處理道路圖層，即從道路圖層按屬性提取縣級(jí)道路，然后對(duì)提取結(jié)果做2000米緩沖區(qū)。

添加道路圖層輸入?yún)?shù)。在【輸入】標(biāo)簽頁雙擊【矢量圖層】，參數(shù)定義如下：

參數(shù)名稱：道路 圖層。

幾何圖形類型：線條。

勾選”強(qiáng)制“復(fù)選框。

點(diǎn)擊【OK】完成設(shè)置。

添加用于提取道路的屬性參數(shù)。在【輸入】標(biāo)簽頁雙擊【向量場(chǎng)】，在彈出對(duì)話框設(shè)置參數(shù)定義：

參數(shù)名稱：道路 屬性。

父圖層：道路 圖層。

允許的數(shù)據(jù)類型：字符串。

默認(rèn)值：RTTYP。

勾選”強(qiáng)制“復(fù)選框。

點(diǎn)擊【OK】完成設(shè)置。

使用【按屬性提取】提取出縣級(jí)道路。切換到【算法】標(biāo)簽頁，找到【矢量提取】->【按屬性提取】，雙擊，在彈出的對(duì)話框中定義如下參數(shù)：

Description：提取縣域道路。

輸入圖層：道路 圖層。

輸入屬性：道路 屬性。

操作符：=。

值：C。

其他參數(shù)保持默認(rèn)，點(diǎn)擊【OK】按鈕完成設(shè)置。

使用緩沖區(qū)算法計(jì)算出道路2000米范圍的區(qū)域。找到【矢量幾何圖形】->【輪廓】算法，雙擊，在彈出對(duì)話框設(shè)置如下參數(shù)：

Description：道路緩沖區(qū)。

輸入圖層："提取后（屬性）" from algorithm "提取縣域道路"。

柵格距離結(jié)果：2000.000000。

融合結(jié)果：是。

其他參數(shù)保持默認(rèn)，點(diǎn)擊【OK】完成設(shè)置。

道路處理完成后，模型全貌如下圖：

08 處理水系圖層

模型構(gòu)建第五步：處理水系圖層，即對(duì)水系圖層做800米緩沖區(qū)。

添加水系圖層輸入?yún)?shù)。雙擊【矢量圖層】，在彈出的參數(shù)定義對(duì)話框中設(shè)置：

參數(shù)名稱：水要素圖層。

幾何圖形類型：線條。

勾選”強(qiáng)制“復(fù)選框。

點(diǎn)擊【OK】完成設(shè)置。

使用緩沖區(qū)計(jì)算水系800米范圍區(qū)域。雙擊【矢量幾何圖形】->【輪廓】，在彈出對(duì)話框中設(shè)置如下參數(shù)：

Description：水要素緩沖區(qū)。

輸入圖層：水要素圖層。

柵格距離結(jié)果：800.000000。

融合結(jié)果：是。

其他參數(shù)保持默認(rèn)，點(diǎn)擊【OK】按鈕完成設(shè)置。

09 疊加分析，找到滿足綜合條件的區(qū)域

使用相交算法計(jì)算出城市建成區(qū)、道路緩沖區(qū)和水系緩沖區(qū)的共同部分。點(diǎn)擊【矢量疊加】->【相交（intersection）】，在彈出對(duì)話框中設(shè)置：

Description：相交。

輸入圖層："差分（difference）" from algorithm "差分Corpus Christi市"。

疊加圖層："緩沖區(qū)建立后" from algorithm "道路緩沖區(qū)"。

由于需要用城市區(qū)域疊加道路、河流兩個(gè)圖層，因此要設(shè)置【Parent Algorithm】參數(shù)，表示多個(gè)圖層來源。點(diǎn)擊【Parent Algorithm】右側(cè)的【…】按鈕，在 彈出的多項(xiàng)選擇框中勾選”水要素緩沖區(qū)“，點(diǎn)擊【OK】關(guān)閉多項(xiàng)選擇對(duì)話框。

在【相交】對(duì)話框中點(diǎn)擊【OK】完成設(shè)置。

使用裁剪算法找出滿足條件的機(jī)場(chǎng)。在【算法】標(biāo)簽頁雙擊【矢量疊加】->【裁剪】，在彈出對(duì)話框中設(shè)置如下參數(shù)：

Description：用適宜區(qū)域裁剪機(jī)場(chǎng)。

輸入圖層："裁剪后" from algorithm "裁剪機(jī)場(chǎng)"。

疊加圖層："相交（intersection）" from algorithm "相交"。

裁剪后：最終選址方案。

其他參數(shù)保持默認(rèn)，點(diǎn)擊【OK】完成設(shè)置。

模型最終全圖如下：

10 運(yùn)行模型，得到選址結(jié)果

點(diǎn)擊工具欄【保存】按鈕，保存模型。點(diǎn)擊工具欄【運(yùn)行】按鈕，彈出【停機(jī)坪選址模型】對(duì)話框。

按照下圖依次選擇對(duì)應(yīng)的參數(shù)，點(diǎn)擊【運(yùn)行】按鈕，運(yùn)行模型。

切換到【記錄】標(biāo)簽頁，可以查看模型運(yùn)行過程的詳細(xì)輸出。

等待運(yùn)行結(jié)束后，點(diǎn)擊【Close】關(guān)閉對(duì)話框，返回地圖主窗口。

可以看到【圖層】面板中新增了”Nueces縣“和”最終選址方案“兩個(gè)圖層，其中，”最終選址方案“圖層代表模型建議的停機(jī)坪選址位置。

11 小結(jié)&示范數(shù)據(jù)下載

使用模型構(gòu)建器做選址分析的優(yōu)點(diǎn)在于：一旦模型建立完成，可以反復(fù)微調(diào)模型的輸入?yún)?shù)，模擬不同的限制條件選擇方案。例如，當(dāng)將距離道路2000米修改為1500米時(shí)，會(huì)導(dǎo)致找不到建立停機(jī)坪的機(jī)場(chǎng)。而實(shí)際工作中，決策約束條件經(jīng)常需要調(diào)整，模型的參數(shù)也隨之變化，此時(shí)只需要在運(yùn)行模型時(shí)改變參數(shù)，其他步驟均不需要重新設(shè)置，大大方便了決策過程。

然而，不同行業(yè)對(duì)選擇條件的需求各不相同。例如，咖啡店的選址，一般要考慮附近是否有大商場(chǎng)、與高級(jí)寫字樓的距離、朝向（路南還是路北）、甚至考慮坡向（上坡的位置可增加進(jìn)入店內(nèi)的幾率）。又如核電站選址，則需要考慮與居民點(diǎn)的距離、附近是否有自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)、對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響、緊急情況疏散等。因此，在實(shí)際工作中應(yīng)根據(jù)具體的選址需求構(gòu)建模型，才能得到最佳的選址方案，為決策提供參考。