基于GIS 選址的文獻(xiàn)綜述

鄧旭東，王 晶

（武漢科技大學(xué) 管理學(xué)院，湖北 武漢 430080）

1 引言

地理信息系統(tǒng)(GIS)是為空間分析所設(shè)計(jì)的強(qiáng)大工具，具有捕捉、存儲(chǔ)、查詢、分析、顯示以及輸出地理信息的功能。它起源于20 世紀(jì)60 年代，至今已經(jīng)發(fā)展了40 多年，隨著計(jì)算機(jī)、通信、電子等技術(shù)的發(fā)展，GIS 技術(shù)也發(fā)展迅速，并在流通規(guī)劃和管理、環(huán)境監(jiān)測(cè)和環(huán)境保護(hù)、輔助決策等方面都有了廣泛的應(yīng)用，同時(shí)取得了非常大的經(jīng)濟(jì)效益。GIS 對(duì)于空間決策過程有著很大的影響，本文就著重介紹GIS 在選址方面應(yīng)用的相關(guān)研究。

2 GIS 在選址中的應(yīng)用

2.1 GIS 在零售店選址中的應(yīng)用

D Benoit 和G P Clarke 在很早之前就研究過GIS 在零售店選址中的應(yīng)用，并對(duì)其做出了評(píng)估。他們認(rèn)為早先的GIS 空間分析存在很多問題，比如，空間問題很復(fù)雜、半結(jié)構(gòu)化、不清楚，為了能開發(fā)一種靈活多變的、具有先進(jìn)的空間分析能力的系統(tǒng)，許多GIS 開發(fā)者建立了新的模型，然而，問題在于新的模型是否穩(wěn)定，是否可依賴，以及零售商是否會(huì)用。此外，許多標(biāo)準(zhǔn)的GIS 強(qiáng)調(diào)將空間分析路徑與不同層面的空間數(shù)據(jù)結(jié)合起來進(jìn)行分析，毋庸置疑，這種疊加是有用的，并且被零售商廣泛使用，但是要想在現(xiàn)實(shí)競(jìng)爭(zhēng)中取得成功，零售商必須采用更加精細(xì)的分析方法。GIS 最簡單的使用就是用簡單的疊加方法選址，也就是做匹配區(qū)域分析，文中提到了四個(gè)步驟：描繪地圖。通過分析所在城市地域、人口的基本情況，描繪出行政區(qū)域、社會(huì)階層分布以及食物支出情況地圖；通過建立選址準(zhǔn)則將各個(gè)地圖覆蓋；分析競(jìng)爭(zhēng)者，通過分析競(jìng)爭(zhēng)者是誰、競(jìng)爭(zhēng)者在哪里，繪制競(jìng)爭(zhēng)者分布圖，最后將從第二步得到的地圖與競(jìng)爭(zhēng)者地圖比較，刪除與競(jìng)爭(zhēng)者選址相同以及相近的地方，得到理想地圖。然而，匹配區(qū)域的分析作為一個(gè)名義上的決策支持系統(tǒng)來決定一個(gè)區(qū)域好或者不好是有用的，但是它不足以說明零售店收入的好壞。同時(shí)，匹配區(qū)域分析需要很多假設(shè)，就其魯棒性和可靠性來看，還是有風(fēng)險(xiǎn)的。因此，將疊加分析和緩沖分析相結(jié)合的方法就應(yīng)運(yùn)而生。其步驟為：估算消費(fèi)者愿意走多遠(yuǎn)到達(dá)零售店，零售店的累積收入就可以通過疊加緩沖區(qū)域內(nèi)的消費(fèi)能力來估算。但是，D Benoit 和G P Clarke認(rèn)為利用ARC/INFO 的GIS 空間交互模型，盡管可以提供一些比較復(fù)雜層面的分析，但是仍然存在很多實(shí)際的問題，同時(shí)，零售商選址的GIS 軟件或者模型不應(yīng)該是標(biāo)準(zhǔn)化的，而應(yīng)該是可以定義的，這樣零售商就可以根據(jù)自身的情況做出合理的選擇。

Rafael Suárez-Vega 等也對(duì)基于GIS 的零售商選址做了研究，并且是雙目標(biāo)問題。他們認(rèn)為，在選址中GIS 工具主要提供市場(chǎng)份額地圖以及利潤侵蝕效應(yīng)地圖。這些工具能將禁忌、限制結(jié)合起來，將新設(shè)施開放產(chǎn)生的效應(yīng)可視化，并且權(quán)衡各個(gè)不同的目標(biāo)。為了利用GIS 解決雙目標(biāo)問題，需要用ArcGis 模型生成器開發(fā)兩個(gè)工具：MSC 以及WMS。MSC（市場(chǎng)份額計(jì)算工具），其輸入是一系列的需求點(diǎn)、可行域以及距離：MSC 工具通過截取以距離為半徑的圓周和所有需求點(diǎn)的權(quán)重，然后計(jì)算重合區(qū)域的購買力總和，計(jì)算由截取產(chǎn)生的重合區(qū)域的中心坐標(biāo)。它能描述最初的市場(chǎng)狀況，提供地理圖層，從這些圖層中可以計(jì)算每一個(gè)設(shè)施的市場(chǎng)份額。WMS （衡量市場(chǎng)份額工具）可以產(chǎn)生兩個(gè)地圖，一個(gè)是展示可行域內(nèi)每個(gè)點(diǎn)上新設(shè)施產(chǎn)生的需求，這是第一個(gè)目標(biāo)，另一個(gè)是通過新設(shè)施開放產(chǎn)生的替代，這是第二個(gè)目標(biāo)。從這些地圖中，不僅能鑒別哪個(gè)區(qū)域能很好地優(yōu)化這兩個(gè)目標(biāo)，而且決策者能通過權(quán)衡兩個(gè)目標(biāo)去做最終的決策，此外，決策者可以固定替代成本，將雙目標(biāo)合并為單目標(biāo)。該工具的輸入包括兩個(gè)參數(shù)，即新設(shè)施質(zhì)量水平以及替代成本，同時(shí)需要一些地理信息，如需求點(diǎn)、已經(jīng)存在的設(shè)施。輸出是以矢量圖表示的。不僅能給決策者關(guān)于設(shè)施建立前后的重要信息，而且能產(chǎn)生表現(xiàn)兩個(gè)層面的需求點(diǎn)，這些信息對(duì)于估計(jì)由于新店進(jìn)入而導(dǎo)致的市場(chǎng)份額減少量是很有用的。Rafael Suárez-Vega 采用的選址方法是通過描繪需求點(diǎn)、需求量以映射半徑來決定選址，這個(gè)過程產(chǎn)生的地圖上的每一個(gè)點(diǎn)都有關(guān)聯(lián)值，通過分析這個(gè)地圖，不僅能明確如何最大化市場(chǎng)份額，而且能縱觀在可行域中不同地方選址的適宜性。

2.2 GIS 在房地產(chǎn)選址中的應(yīng)用

地址的選擇對(duì)于房地產(chǎn)開發(fā)項(xiàng)目是非常重要的，人們已經(jīng)利用不同的數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)模型支持房地產(chǎn)開發(fā)中的地址選擇。其中數(shù)學(xué)模型有三類：靜態(tài)的確定性的選址問題、動(dòng)態(tài)的選址問題以及隨機(jī)的選址問題，如AHP、DEA 等。隨著GIS 的出現(xiàn)，其數(shù)據(jù)管理、整合、查詢、分析以及可視化使得無論是空間數(shù)據(jù)還是非空間數(shù)據(jù)都可以被處理，因此，GIS 也被引入了房地產(chǎn)選址問題中。一般的基于GIS 的房地產(chǎn)選址分析的方法為：利用GIS 對(duì)空間數(shù)據(jù)按地理坐標(biāo)或空間位置進(jìn)行處理并獲取滿足應(yīng)用需要的信息；借助GIS 的各種空間分析功能來進(jìn)行區(qū)域分析，對(duì)空間人口分布、交通可行性、競(jìng)爭(zhēng)者、消費(fèi)者收入水平等等逐個(gè)進(jìn)行分析；將這些處理后的信息進(jìn)行整合，選擇出達(dá)到房地產(chǎn)選址基本要求的待選地址，最后用定量方法從待選地址中選出目標(biāo)選址。

而Eddie W.L.Cheng 在進(jìn)行房地產(chǎn)選址時(shí)將GIS 與DEA（數(shù)據(jù)包絡(luò)分析）結(jié)合了起來。GIS 幫助使用者組織、合并空間、經(jīng)濟(jì)等方面的信息，DEA 方法通過最大化輸出輸入比例嵌入到地址選擇的查詢系統(tǒng)中，GIS 方法能使地址選擇可視化，而DEA 方法提供了客觀的分析，同時(shí)計(jì)算了各個(gè)準(zhǔn)則的權(quán)重，因此，一旦數(shù)據(jù)可行，并且在系統(tǒng)中建立多個(gè)層面準(zhǔn)則，設(shè)置查詢后就可以很快地得到潛在的地址選擇。

2.3 基于GIS 的倉庫選址研究

物流和市場(chǎng)管理的發(fā)展使得人們?cè)絹碓街匾晜}庫的選址，無論是構(gòu)想還是在實(shí)施方面，倉庫的地理位置是由顧客、生產(chǎn)、競(jìng)爭(zhēng)者選址、產(chǎn)品需求、運(yùn)輸類型以及銷售水平?jīng)Q定的。利用GIS 進(jìn)行倉庫選址，不僅能通過輸出地圖，表達(dá)顧客或者競(jìng)爭(zhēng)者之間隱藏的關(guān)系，而且有利于倉庫最終選址的評(píng)估。

Maro Vlachopoulou 對(duì)利用GIS 對(duì)進(jìn)行倉庫選址做了研究，他認(rèn)為倉庫地址的選擇不僅僅是選擇地址的問題，還包括企業(yè)目標(biāo)市場(chǎng)空間特征的比較。在研究中他利用ArcView3、Visual Basic 等軟件工具將GIS 與DSS 相結(jié)合建立了GDSS（地理決策支持系統(tǒng)），其主要目的是新市場(chǎng)的空間分析、結(jié)果的可視化、多準(zhǔn)則評(píng)價(jià)系統(tǒng)和用戶界面的聯(lián)系。它允許用戶輸入未列舉的、與特殊情況相關(guān)的因素，應(yīng)用實(shí)證分析研究信息。選址步驟為選擇相關(guān)因素、對(duì)因素進(jìn)行評(píng)分并設(shè)置其權(quán)重、成對(duì)比較計(jì)算因素重要性、選擇多準(zhǔn)則評(píng)估方案、利用獲得的最高分選擇倉庫地址，最后陳列各個(gè)因素的分?jǐn)?shù)。

2.4 基于GIS 的購物中心選址研究

Eddie W.L. Cheng 在研究中認(rèn)為隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及顧客需求的變化，建立多功能的、大規(guī)模的、獨(dú)有的大型購物中心已經(jīng)成為趨勢(shì)。而GIS 能處理空間以及非空間數(shù)據(jù)，構(gòu)造描繪與人口、經(jīng)濟(jì)活動(dòng)、房屋相關(guān)的統(tǒng)計(jì)信息的主題地圖。同時(shí)，基于GIS 的系統(tǒng)能利用電子制圖技術(shù)制造交互式的多層面的地圖，查詢到問題的最優(yōu)解，并能將空間技術(shù)與非空間技術(shù)結(jié)合起來構(gòu)造可視化信息，因此，可以應(yīng)用于購物中心的選址。

他認(rèn)為，為了達(dá)到利用制造多層次數(shù)字地圖的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和地圖的目的，利用GIS 為購物中心選址包括幾個(gè)步驟：首先，考慮GIS 項(xiàng)目是關(guān)于什么的，即為購物中心做最優(yōu)選址。這就需要清楚的地理參考和一些隱含參考，尤其是數(shù)字地圖，它能突出選址的一些潛在區(qū)域；其次，決定我們需要什么樣的地理特點(diǎn)。包括決定詳細(xì)的數(shù)據(jù)需求，比如街道、建筑等，所以需要構(gòu)造當(dāng)?shù)氐貓D并進(jìn)行詳細(xì)的分析，包括距離、特點(diǎn)等。最后整合這些特點(diǎn)，根據(jù)購物中心屬性選址，建立潛在區(qū)域選址的圖層，整合數(shù)據(jù)。

此外他提到用于繪制地圖的現(xiàn)有的GIS 軟件需要包括四個(gè)主要部分：幫助進(jìn)入和處理地理信息的工具、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、產(chǎn)生用于分析、查詢、輸出的電子地圖的工具以及一個(gè)好用的圖形用戶界面。

3 GIS-MCDA 選址的方法研究

從以上基于GIS 的選址研究中我們可以發(fā)現(xiàn)，GIS 需要和其他的方法結(jié)合使用，比如DEA，MCDA，以下我們主要介紹GIS 與MCDA 相結(jié)合的相關(guān)研究。

Basak Sener 在關(guān)于利用GIS 進(jìn)行垃圾填埋場(chǎng)選址研究中將GIS 與多準(zhǔn)則（MCDA）選址相結(jié)合。MCDA 的目的是將決策問題劃分為很多可以理解的小部分，分析每一個(gè)獨(dú)立的部分并最后將其整合。他認(rèn)為GIS 與MCDA 整合可以有效解決垃圾填埋場(chǎng)選址問題，GIS 能提供有效的數(shù)據(jù)處理和描述，MCDA 能提供基于多種準(zhǔn)則的潛在的垃圾填埋區(qū)域一致的排名。

Mozafar Sharifi 在利用GIS-MCDA 方法進(jìn)行有害垃圾填埋場(chǎng)選址時(shí)，首先利用MCDA 法獲得最初的選址方案，然后利用GIS 進(jìn)行篩選。他認(rèn)為MCDA 在空間問題中的應(yīng)用可以解釋地理選址中的地理數(shù)據(jù)以及價(jià)值準(zhǔn)則，盡管GIS 是一個(gè)很有效的選址工具，但是它缺少定位最優(yōu)選址的能力，除非已經(jīng)有了一個(gè)經(jīng)過優(yōu)化的方案。空間多準(zhǔn)則決策分析則能將空間數(shù)據(jù)整合、處理并形成決策，同時(shí)能將多維的數(shù)據(jù)和信息匯總為單層面。GIS 和MCDA 的結(jié)合能使空間決策更加正確、效率更高。因?yàn)镸CDA 對(duì)于處理缺少有效數(shù)據(jù)問題以及將主觀判斷歸并到選擇過程是非常有用的，而GIS 為自動(dòng)化地理分析提供獨(dú)特的能力。

Konya 在垃圾填埋場(chǎng)選址研究中利用了GIS 與多準(zhǔn)則決策分析中的AHP 結(jié)合的方法。他認(rèn)為多元的、重要的目標(biāo)是很難區(qū)分的，AHP 可以根據(jù)他們的重要性和適合性建立權(quán)重，以解決這種多目標(biāo)的、錯(cuò)綜復(fù)雜的問題。因此，在研究中他利用AHP 估計(jì)每一個(gè)準(zhǔn)則，將每一個(gè)準(zhǔn)則分配到不同的等級(jí)，并且利用GIS 繪制地圖。他認(rèn)為APH 和GIS 的結(jié)合提供了一種徹底研究復(fù)雜問題、及時(shí)反饋決策者錯(cuò)誤的機(jī)制。

4 結(jié)論

地理信息系統(tǒng)是一項(xiàng)成熟的技術(shù)，可以應(yīng)用到很多方面，選址分析也是一個(gè)逐漸衍變的研究領(lǐng)域。實(shí)際上，GIS 與選址分析的結(jié)合是處于空間分析能力前沿的，它為很多理論與實(shí)證發(fā)展提供了可能，GIS 有助于選址模型的建立與分析，因此，在每一個(gè)領(lǐng)域，都能被證明無論是在結(jié)構(gòu)還是過程中，GIS 都有助于選址的完成，但沒有一個(gè)選址模型可以解決所有問題。為了更好地利用 GIS 處理和解決特定的選址問題，必須選取正確的結(jié)合方法，建立合理的模型，以獲取最優(yōu)、最有效的方案。

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