基于GIS的黃河水院校園垃圾桶優(yōu)化配置研究

李建輝，陳 慧

（黃河水利職業(yè)技術學院，河南 開封 475004）

0 引言

垃圾桶是一種專門盛放垃圾、廢棄物的容器，也是社會文化的一種折射。垃圾桶看似不起眼，但在我們的生活中有著重要的作用。大學校園作為培養(yǎng)高素質人才的基地，必須要有良好的環(huán)境。然而，大學校園垃圾隨便丟棄的現象卻屢見不鮮。出現這一現象的原因之一就是垃圾桶安放位置不合理。因此，需要對垃圾桶進行客觀專業(yè)的優(yōu)化配置。本研究旨在完成一個完善校園公共設施配置、提高校園環(huán)境質量的校園垃圾桶資源優(yōu)化配置方案，為營造“亮、綠、凈、美”的校園環(huán)境，提高師生生活質量提供保障，實現“垃圾不落地，校園更美麗”的目標［1～2］。

1 技術路線

本研究以地理信息系統(tǒng)（GIS）學科中的疊加分析、緩沖區(qū)分析、距離柵格分析等原理為基礎，結合校園現有垃圾桶的擺放，力爭做到垃圾桶的調整最小、數量最少、覆蓋面積最廣。其總體技術路線如圖1所示。

2 數據收集與處理

2．1 校園地理空間數據獲取與處理

以黃河水院分布平面圖為底圖，數字地形圖為參考，在SuperMap GIS中，建立平面直角坐標系。根據得到的坐標值，進行配準，并對配準結果進行屏幕跟蹤矢量化，得到校園矢量地圖。

2．2 垃圾桶數據獲取與處理

利用GPS RTK測量垃圾桶現有分布情況，并將其位置標注到校園矢量地圖中，如圖2所示。連續(xù)7天，每天選擇同一時段（垃圾量最多的時間段19：00～21：00）對整個校區(qū)的垃圾桶中的垃圾量進行統(tǒng)計，得出一星期內每個垃圾桶垃圾量的平均值。

圖2 校園現有垃圾桶分布圖Fig.2 Distribution map of the present campus garbage cans

2．3 權重值的計算

根據現有垃圾桶的調查，得出校園內共有垃圾桶4類127個。將得到的每個垃圾桶的垃圾量除以不同類別垃圾桶的桶高，得出每個垃圾桶的平均垃圾量的百分比。運用空間分析中的距離查詢，找出各個影響因子（生活區(qū)、思源區(qū)、活動區(qū)、求知區(qū)、修能區(qū)、道路）一定范圍內的垃圾桶的垃圾量百分比，并求出其平均值。平均值越大，對垃圾桶分布的影響越大。

根據各個影響因子對垃圾桶分布影響程度的大小，運用“地理環(huán)境辨識模型”從不同的角度和方面出發(fā)，構造出判斷矩陣 R［3］。

式中：rij表示在某一準則下，要素i與要素j之間的相對重要性。

采用方根法，用公式（1）求出各個影響因子的相對權重，并以此作為空間疊加分析的權重。

經計算得，生活區(qū)權重 W1＝0．1872，思源區(qū)權重W2＝0．3401， 活動區(qū)權重 W3＝0．1102， 求知區(qū)權重W4＝0．1677，修能區(qū)權重 W5＝0．1179，道路權重 W6＝0．0779。

3 垃圾桶優(yōu)化配置

3．1 距離柵格分析

在進行柵格分析之前，需要先對柵格分析環(huán)境進行設置。在SuperMap GIS中，設置好地理范圍、分辨率等參數。生成距離柵格時，設置最大距離參數（不同的影響因子設置不同的“最大距離”）?！白畲缶嚯x”的設置主要是考慮到影響因子的范圍大小，盡可能使分析范圍包括“分析環(huán)境設置”所能包括的所用范圍。

3.2重分級

對得到的距離柵格數據進行重分級。分級時，數據類型統(tǒng)一選擇浮點型，級數設置為12，不同的影響因子設置不同的分級間隔，第一級統(tǒng)一設置為0～0．0001。在使用SuperMap GIS進行重分級時，由于影響因子內部也會被賦值，從而影響分析結果，因此多分一級，并將第一級設置成0～0．0001，使重分級得到的結果中影響因子內部的值為0。

同樣，由于在距離柵格分析的時候設置的“最大距離”較大，因此影響因子一些區(qū)域也是沒有分析價值的，50 m之外的全部設置為0。

3．3 柵格代數運算

根據重分級得到的結果以及基礎數據準備階段得到的各個影響因子的相對權重值，進行柵格代數“＋”運算。其運算式為：

［垃圾桶優(yōu)化配置．生活區(qū)重分級］×0．1872＋［垃圾桶優(yōu)化配置．思源區(qū)重分級］×0．3401＋ ［垃圾桶優(yōu)化配置．活動區(qū)重分級］×0．1102＋ ［垃圾桶優(yōu)化配置．求知區(qū)重分級］×0．1677＋ ［垃圾桶優(yōu)化配置．修能區(qū)重分級］×0．1179＋ ［垃圾桶優(yōu)化配置．道路重分級］×0．0779

3．4 現有垃圾桶擺放點分析

3．4．1 確定密集點

對現有垃圾桶建立一個以10 m為半徑的緩沖區(qū)。通過空間查詢，查詢出相交的點，如此便可得到密集點，即多余的點。對于擺放位置不合理的垃圾桶，需要進行調整。

3．4．2 點位調整

用柵格代數運算得到的結果設置范圍分段專題地圖，以得到垃圾桶擺放的重點區(qū)域。根據待調整點和重點區(qū)域，在盡量保證最小變動范圍的情況下，對垃圾桶位置進行調整，如圖3所示。同時，根據得到的重點區(qū)域和現有垃圾桶位置數據，對一些垃圾桶相對較少而又比較重要的區(qū)域，適當增加垃圾桶，從而得到垃圾桶的優(yōu)化配置圖。

4 結語

在現代化城市建設中，已開始廣泛應用GIS技術處理地理空間數據及其有關各種城市信息的管理模式，這種高新技術的應用對現代化城市的總體規(guī)劃、合理布局、協調發(fā)展和科學決策正在起著重要的作用［4~6］。將GIS技術引入到校園垃圾桶優(yōu)化配置中，使其布局更加高效和科學。為校園垃圾桶配置提供最優(yōu)配置方案，在校園公共設施布局中起到輔助決策作用。從給出的結果來看，目前校園垃圾桶的設置還是較為合理的，其中不合理處則給出了相應的調整方法，具有較強的可實施性。

圖3 校園垃圾桶布局調整圖Fig.3 Campus garbage can point adjustment

［1］萬德龍．校園內服務設施選址問題的研究與評價建模［D］．南昌:南昌大學，2011．

［2］姜連馥．基于現代工業(yè)工程理論的校園設施規(guī)劃理論與方法研究［D］．天津:天津大學，2004．

［3］白曉燕．新巴爾虎右旗自然資源綜合評價［J］．赤峰學院學報:自然科學版，2012（4）:187-188．

［4］楊澤霖．浙江省公共服務設施空間配置與優(yōu)化策略［D］．杭州:浙江大學，2005．

［5］陳忠暖，閻小培．區(qū)位模型在公共設施布局中的應用［J］．經濟地理，2006（1）:23-26．

［6］王遠飛，張超．GIS和引力多邊形在公共設施服務域研究中的應用［J］．經濟地理，2005（6）:800-803．