全球熱點！QGIS|構建選址模型 模型需求分析

選址模型是GIS經典的空間分析模型，也是GIS最擅長解決的問題之一。選址在生產生活有著廣泛的應用，如餐飲企業（麥當勞/肯德基）選址、超市、醫院、物流倉儲、甚至核電站選址等。選址的好壞直接影響到服務方式、服務質量、服務效率、服務成本等，從而影響到利潤和市場競爭力。

(資料圖)

本文以飛機場停機坪選址為例，模擬實際生活中的決策約束條件，使用QGIS模型構建器建立選址模型，詳細演示分析和建模過程，得到選址結果。（文末附有示范數據下載地址）

01 模型需求分析

本文的需求背景簡要描述如下：

航空公司想在Nueces縣現有的機場中查找一個合適的位置，為自己公司的直升飛機修建停機坪，要求如下：

不能修建在建成區內，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。

距離縣級道路不超過2公里。

距離水域不超過800米。

現有的數據為：

縣級行政區劃面圖層，縣名為COUNTY字段。

水系圖層。

道路圖層，道路等級存儲在RTTPY字段中，取值為”C“表示縣級道路。

城市建成區面圖層。

飛機場點圖層。

分析需求，轉化為GIS語言，則選址模型變為步驟：

從行政區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場。

從城市建成區面圖層按屬性提取出城市Corpus Christi面要素，對該要素做5000米的緩沖區，然后使用緩沖區將建成區擦除。

從道路圖層按屬性提取縣級道路，然后對提取結果做2000米緩沖區。

對水系圖層做800米緩沖區。

將城市建成區處理結果、道路緩沖區和水系緩沖區做疊加分析，得到的面多邊形即為滿足需求的區域。

使用滿足需求的區域裁剪機場圖層，即可得到適宜修建停機坪的機場。

下面使用QGIS模型構建器將上述步驟構建為模型。

02 打開數據

在【瀏覽】面板中定位到示范數據，拖拽到地圖窗口中。

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

03 模型構建器界面介紹

點擊菜單【處理】->【模型構建器…】，打開【處理模型】窗口。

【處理模型】窗口由上方的工具欄、左側的操作面板和右邊的模型構建主窗口組成。

工具欄提供打開模型、保存模型、瀏覽模型和運行模型等功能。

左上方為模型變量定義區域，可以把需要重復使用的字符串或者數值定義為變量，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，方便查找和調用。

左下方是模型構建元素面板，分為【輸入】和【算法】兩個標簽頁。

要新建一個模型，只需設置模型的名稱和所在的分組，點擊工具欄的【保存】按鈕設置存儲路徑即可。例如本文新建的模型名稱為“停機坪選址模型”，顯示在【處理工具箱】的【我的模型】節點下。

04 提取縣級區劃

建模第一步：從全部行政區劃中按屬性提取出Nueces縣要素。

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

在彈出的【矢量圖層參數定義】對話框中，設置如下參數：

參數名稱：“縣 圖層”。

幾何圖形類型：“多邊形”。

勾選“強制”，表示該參數在模型運行時必須提供，不能為空。

點擊【OK】完成參數定義設置。

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

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

在參數定義對話框中，設置如下參數：

參數名稱：“縣名 屬性”。

父圖層設置：“縣 圖層”，表示該字段是來自參數“縣 圖層”的屬性。

允許的數據類型：“字符串”。

默認值：“COUNTY”。

勾選“強制”復選框。

點擊【OK】完成設置。

定義【按屬性提取】算法參數以提取“縣 圖層”要素。左側面板切換到【算法】標簽頁，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】對話框中設置：

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，輸出結果默認情況下保存在“Nueces縣”為名稱的圖層中。在模型運行時，用戶可以另行設定輸出結果的路徑和文件格式。

注意，在模型處理過程中，如果不設置輸出結果的參數，則輸出結果作為中間文件在內存中作為下一步驟的輸入參數，不會被保存，也不會出現在地圖窗口中。

可以看到窗口中增加了一個“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果。至此，縣級區域圖層的處理結束，點擊工具欄的【保存】按鈕保存模型。

05 處理機場圖層

建模第二步：按Nueces縣的覆蓋范圍提取位于該縣的機場點。

設置輸入圖層參數。切換到【輸入】標簽頁，雙擊【矢量圖層】添加機場圖層參數，在彈出的參數定義對話框中設置：

參數名稱：“機場 圖層”。

幾何圖形類型：點。

勾選“強制”復選框。

點擊【OK】完成設置。

使用裁剪算法提取處于縣范圍內的機場。切換到【算法】標簽頁，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】對話框中設置參數如下：

Description：裁剪機場

輸入圖層：機場 圖層

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

其他參數保持默認即可，點擊【OK】完成設置。

完成機場圖層裁剪后，模型如下：

06 處理城市建成區面圖層

模型構建第三步：處理城市建成區面圖層，即根據需求從城市建成區面圖層按屬性提取出城市Corpus Christi面要素，對該要素做5000米的緩沖區，然后在緩沖區面將建成區擦除。

添加輸入圖層參數。切換到【輸入】標簽頁，雙擊【矢量圖層】，參數定義如下：

參數名稱：城市區域 圖層。

幾何圖形類型：多邊形。

勾選”強制“復選框。

點擊【OK】完成設置。

添加字段參數。雙擊【輸入】標簽頁的參數【向量場】，設置城市區域屬性參數如下：

參數名稱：城市區域 屬性。

父圖層：城市區域 圖層。

允許的數據類型：字符串。

默認值：NAME。

勾選”強制“復選框。

點擊【OK】按鈕完成設置。

切換到【算法】標簽頁，雙擊【矢量選擇】->【按屬性提取】，參數設置如下：

Description：提取Corpus Christi市。

輸入圖層：城市區域 圖層。

選擇屬性：城市區域 屬性。

操作符：=。

值：Corpus Christi。

其他參數保持默認即可。

點擊【OK】完成設置。

使用緩沖區分析計算距離城市5000米的覆蓋范圍。在【算法】標簽頁找到【矢量幾何圖形】->【輪廓】（buffer），雙擊彈出參數設置對話框，參數定義如下：

Description：Corpus Christi緩沖區。

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

柵格距離結果：5000。

融合結果：是。

其他參數保持默認，點擊【OK】完成設置。

使用差分算法，去除建成區域范圍，得到城市區域5000米內不屬于建成區的環狀地帶。找到【矢量疊加】->【差分】算法，雙擊，設置參數如下：

Description：差分Corpus Christi市。

輸入圖層："緩沖區建立后" from algorithm "Corpus Christi緩沖區"。

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

其他參數保持默認，點擊【OK】完成設置。

此時，模型的全圖如下：

07 處理道路圖層

模型構建第四步：處理道路圖層，即從道路圖層按屬性提取縣級道路，然后對提取結果做2000米緩沖區。

添加道路圖層輸入參數。在【輸入】標簽頁雙擊【矢量圖層】，參數定義如下：

參數名稱：道路 圖層。

幾何圖形類型：線條。

勾選”強制“復選框。

點擊【OK】完成設置。

添加用于提取道路的屬性參數。在【輸入】標簽頁雙擊【向量場】，在彈出對話框設置參數定義：

參數名稱：道路 屬性。

父圖層：道路 圖層。

允許的數據類型：字符串。

默認值：RTTYP。

勾選”強制“復選框。

點擊【OK】完成設置。

使用【按屬性提取】提取出縣級道路。切換到【算法】標簽頁，找到【矢量提取】->【按屬性提取】，雙擊，在彈出的對話框中定義如下參數：

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。

其他參數保持默認，點擊【OK】按鈕完成設置。

使用緩沖區算法計算出道路2000米范圍的區域。找到【矢量幾何圖形】->【輪廓】算法，雙擊，在彈出對話框設置如下參數：

Description：道路緩沖區。

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

柵格距離結果：2000.000000。

融合結果：是。

其他參數保持默認，點擊【OK】完成設置。

道路處理完成后，模型全貌如下圖：

08 處理水系圖層

模型構建第五步：處理水系圖層，即對水系圖層做800米緩沖區。

添加水系圖層輸入參數。雙擊【矢量圖層】，在彈出的參數定義對話框中設置：

參數名稱：水要素圖層。

幾何圖形類型：線條。

勾選”強制“復選框。

點擊【OK】完成設置。

使用緩沖區計算水系800米范圍區域。雙擊【矢量幾何圖形】->【輪廓】，在彈出對話框中設置如下參數：

Description：水要素緩沖區。

輸入圖層：水要素圖層。

柵格距離結果：800.000000。

融合結果：是。

其他參數保持默認，點擊【OK】按鈕完成設置。

09 疊加分析，找到滿足綜合條件的區域

使用相交算法計算出城市建成區、道路緩沖區和水系緩沖區的共同部分。點擊【矢量疊加】->【相交（intersection）】，在彈出對話框中設置：

Description：相交。

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

疊加圖層："緩沖區建立后" from algorithm "道路緩沖區"。

由于需要用城市區域疊加道路、河流兩個圖層，因此要設置【Parent Algorithm】參數，表示多個圖層來源。點擊【Parent Algorithm】右側的【…】按鈕，在 彈出的多項選擇框中勾選”水要素緩沖區“，點擊【OK】關閉多項選擇對話框。

在【相交】對話框中點擊【OK】完成設置。

使用裁剪算法找出滿足條件的機場。在【算法】標簽頁雙擊【矢量疊加】->【裁剪】，在彈出對話框中設置如下參數：

Description：用適宜區域裁剪機場。

輸入圖層："裁剪后" from algorithm "裁剪機場"。

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

裁剪后：最終選址方案。

其他參數保持默認，點擊【OK】完成設置。

模型最終全圖如下：

10 運行模型，得到選址結果

點擊工具欄【保存】按鈕，保存模型。點擊工具欄【運行】按鈕，彈出【停機坪選址模型】對話框。

按照下圖依次選擇對應的參數，點擊【運行】按鈕，運行模型。

切換到【記錄】標簽頁，可以查看模型運行過程的詳細輸出。

等待運行結束后，點擊【Close】關閉對話框，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“兩個圖層，其中，”最終選址方案“圖層代表模型建議的停機坪選址位置。

11 小結&示范數據下載

使用模型構建器做選址分析的優點在于：一旦模型建立完成，可以反復微調模型的輸入參數，模擬不同的限制條件選擇方案。例如，當將距離道路2000米修改為1500米時，會導致找不到建立停機坪的機場。而實際工作中，決策約束條件經常需要調整，模型的參數也隨之變化，此時只需要在運行模型時改變參數，其他步驟均不需要重新設置，大大方便了決策過程。

然而，不同行業對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、與高級寫字樓的距離、朝向（路南還是路北）、甚至考慮坡向（上坡的位置可增加進入店內的幾率）。又如核電站選址，則需要考慮與居民點的距離、附近是否有自然災害風險、對生態環境的影響、緊急情況疏散等。因此，在實際工作中應根據具體的選址需求構建模型，才能得到最佳的選址方案，為決策提供參考。