摘 要：選擇科學合理的垃圾中轉站位置是優化垃圾收運系統、使經濟社會效益達到最優的先決條件。以西安市某地塊為例，通過對影響垃圾中轉站選址因素的分析，利用層次分析法確定了各因子在選址中所占權重，并借助ArcGIS空間分析功能對所得數據進行分析處理，進而建立場址優選模型，科學地選出垃圾中轉站最優位置。該選址方法較傳統選址方法更具直觀性和科學性。

　　關鍵詞：ArcGIS;空間分析;垃圾中轉站;空間選址;層次分析法

　　城市生活垃圾的處置是我國城市環境保護工作的重要內容之一。選擇適宜的垃圾中轉站位置，是優化垃圾收運系統、使經濟效益和社會效益達到最優的先決條件[1-2]。

　　空間選址是指在一定地理區域內為一個或多個選址對象選定位置，使某一指標或綜合指標達到最優的過程[3]。隨著社會經濟的快速發展，影響空間選址的因素越來越多，科學地選擇空間位置顯得尤為重要。面對不斷擴增的新需求，傳統的選址方法因過于依賴主觀判斷而日顯弊端。地理信息系統(Geographic Information System，GIS)作為支持空間信息數字化獲取、管理和應用的技術體系，依靠其強大的空間分析功能，在空間選址領域顯示出巨大的優勢，被廣泛應用于空間選址研究，如水利工程選址、物流中心選址、客運站選址、機場選址等。結合選址相關理論，采用“首先選擇服務設施圈，其次選擇地段，最后確定地點”的總體選址思路[4-6]，以GIS為支撐技術，結合層次分析法，并使用Matlab編程計算權重系數，研究并解決了垃圾中轉站合理選址問題。

　　1 研究方法

　　目前，空間選址方法大體上包括模糊聚類法、層次分析法、重心法、交叉中值法、加權平均法、P-中值法、遺傳算法以及最短路徑法等。根據本次垃圾中轉站選址需求，以GIS為支撐，結合層次分析法，解決垃圾中轉站選址問題。

　　1.1 GIS空間分析

　　地理信息系統作為一種具有表達、存儲和分析功能，能夠對空間信息進行輸出的技術，具有強大的空間分析能力，能在矢量數據和柵格數據集成的環境下進行空間分析，進而解決選址問題。本次選址利用ArcGIS空間分析模塊對獲取數據進行分析處理，包括直線距離函數、點密度分析工具、數據重分類和柵格計算器等。

　　1.2 層次分析法(AHP)

　　層次分析法(Analytic Hierarchy Process，AHP)按照思維、心理的規律把決策過程層次化、數量化，建立場地優選模型，選出最優地址。基本原理：待評判系統的有關替代方案的各種要素以上一層為準則，對該層次元素進行逐次比較，構成判斷矩陣。兩兩比較后計算出各因素的權重，根據綜合權重，按最大權重原則確定最優方案。其運用步驟如圖1所示。

　　相對于其他選址方法，層次分析法能合理地將定性與定量的決策相結合，解決選址問題，加上其靈活簡潔的系統結構，十分適合于具有定性的、或定性、定量兼有的決策分析，是一種十分有效的系統分析和科學決策方法。

　　2 垃圾中轉站空間選址流程

　　2.1.1 人口分布密度。垃圾中轉站應靠近垃圾產量高的地區，地區人口密度越大，相應的垃圾日均產量越高，則建立垃圾中轉站的適宜性也就越高。

　　2.1.2 土地利用。因土地利用性質均有差異，修建垃圾中轉站的選址需要地勢平坦、地質穩定，故應該對現有土地利用類型進行劃分，如工業用地-不適宜、商業用地-不太適宜、居住用地-適宜等。

　　2.1.3 現狀設施。新建垃圾中轉站是為了滿足社會需求，因其修建時投資巨大，故需考慮其修建的必要性，因此新建中轉站應遠離現有的垃圾中轉站。

　　2.1.4 交通方便程度。垃圾轉運過程中需要大量的機動車輛來回進出，故修建垃圾轉運站的區域應道路寬敞、車流量均衡且與城市主干道相連。

　　2.2 垃圾中轉站選址數據分析處理

　　2.2.1 原始數據。選用西安市某地區土地利用現狀圖、路網規劃圖、區域規劃圖、人口密度分布圖和現狀中轉站位置數據來研究垃圾中轉站的選址問題。

　　2.2.2 派生數據。數據派生就是從現有數據生成新數據，以獲取新信息。直線距離函數用于生成每一個單元到目標位置的直線距離[7];密度函數用于生成密度分布圖。利用直線距離函數將路網規劃圖和現狀中轉站圖派生出直線距離柵格數據(gird);利用密度函數生成人口密度分布圖，柵格單元大小為100 m×100 m。

　　2.2.3 重分類數據。數據重分類就是用同一等級體系對每個數據集重分類，給適宜性較高的屬性賦較高的值。在對初始數據以及生成的派生數據進行疊加分析之前，要先把部分數據重分類。將土地利用現狀圖按用地適宜情況進行分類，如居住用地為一般適宜，公建用地為一般適宜，工業用地、綠地為不適宜[6]。服務區外地區優先考慮，分為1，2，3，…，10級，用地適宜性越強，重分類值越大。將路網規劃派生數據重分類，分為10級，距離主干道越近，重分類值越大;將人口密度分布派生數據重分類為10級，距離居民區越近，重分類值越大;將現狀中轉站派生數據重分類為10級，離現狀中轉站越近，重分類值越小，反之越大。

　　2.2.4 確定權重。經上述處理，得到道路、土地利用類型、人口密度的重分類柵格數據集，每層數據對選址均有影響，但影響程度各有差異。因此，根據該地區用地開發的原則，利用AHP來確定權重，從而根據不同的權重值來反映不同因子對選址所產生的影響。在利用層次分析法計算權重時，為方便計算，引入Matlab語言進行編程。計算出各個影響因子的權重值，如表1所示。其中，判斷矩陣最大特征根λmax=4.088 4，一致性指標CI=0.029 5，隨即一致性指標RI=0.90，一致性比率CR=0.032 7。

　　2.2.5 合并數據集。利用柵格計算器對所有的重分類數據按照計算出的權重進行合并，計算公式為：

　　式中：S是合并后的柵格數據集;Ai是重分類數據集;Wi是權重;i為選址因素的數量。

　　對合并后的數據進行分析，從而得到修建垃圾中轉站合適的4個場地，如圖2所示。其中，數值越大的區域，修建垃圾中轉站的適宜性越高。

　　3 候選場地的優選

　　3.1 分析候選場地的特征

　　依據本次垃圾中轉站選址的具體要求，得出合適的1～4號垃圾中轉站候選場地。1號地人口密度相對較小、交通條件較差，并且周圍居民少、有1處垃圾中轉站;2號地人口密度小、交通較好，周圍居民點較多、現無垃圾中轉站;3號地人口密度較大、交通好，周圍居民點多、現有1處垃圾中轉站;4號地人口密度大、交通差，周圍居民點較少、現有2處垃圾中轉站。

　　3.2 模型的建立

　　3.2.1 建立選址層次結構圖。根據分析原理建立本次垃圾中轉站選址層次結構圖，如圖3所示。

　　3.2.2 根據建立的層次結構圖構造判斷矩陣。判斷矩陣用于比較本層每一個因素與上一層其中一個因素對于目標層而言的相對重要性。通常用Santy的1～9標度給出判斷矩陣元素aij。判斷矩陣元素aij的標度方法為：1，3，5，7，9分別表示ai因素比aj因素同等、稍微、明顯、強烈、極端重要;2，4，6，8則為上述兩相鄰判斷的中值。因素i與因素j比較的判斷為aij，則因素j與因素i比較的判斷為aji=1/aij。

　　3.2.3 計算權重并進行一致性檢驗。根據上述Matlab編程語句，輸入相應比較矩陣數值計算權重。因判斷矩陣通常是不一致的，為了能用它的對應于特征根的特征向量作為被比較因素的權向量[1]，其不一致程度應該在允許的范圍之內，故Santy引入了一致性指標。具體表示如下：

　　CI=λ-n/n (2)

　　式中：當CI=0時，判斷矩陣A一致;CI越大，A的不一致性程度越嚴重。

　　為確定判斷矩陣不一致性容許范圍，衡量CI的大小，Santy還引入隨機一致性指標RI，如表2所示。

　　CR=CI/RI (3)

　　式中：一致性比率CR<0.1時，判斷矩陣A的不一致程度滿足容許的范圍。則認為有滿意的一致性，其歸一化特征向量可以作為本次權向量使用，否則就要調整aij對比較矩陣進行重新構造。

　　3.2.4 組合權向量的計算。組合權向量即是依據方案層對準則層的權向量及準則層對目標層的權向量，計算出方案層對目標層的權向量[10-11]。在此計算中，使用Matlab編程進行計算。經計算，1號、2號、3號、4號候選地對目標層的組合權向量分別為0.094 7、0.226 6、0.463 2、0.215 5。

　　據分析結果可知，3號候選地在垃圾中轉站選址中所占權重最大，故確定3號候選地為建立垃圾中轉站的最適宜位置。

　　4 結語

　　位置的選擇是修建垃圾中轉站的先決條件。將ArcGIS空間分析功能及層次分析法引入選址問題，通過對西安市某地區垃圾中轉站選址影響因素的分析，利用ArcGIS強大的空間分析功能，對獲取數據進行分析處理，并結合層次分析法，使用Matlab編程，計算所有影響因子在本次垃圾中轉站選址中所占的權重，從而建立垃圾中轉站選址的優選模型。通過分析對垃圾中轉站的最佳位置進行科學選擇，將GIS對選址信息的可視化分析與層次分析法定性與定量分析相結合，使空間選址問題變得更清晰、更直觀。

　　參考文獻：

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