CN110837920A - 一种基于gis的垃圾填埋场选址方法及选址装置 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于信息技术领域，提供了一种基于GIS的垃圾填埋场选址方法，其包括步骤：获取目标区域的地理数据；建立地理数据库并将地理数据存储至地理数据库；根据地理数据库制作对应各项地理的地理专题图；分析地理专题图以得到目标区域中的候选区域，候选区域至少为一个；及、构建选址模型以判断候选区域的选址适宜性，当候选区域满足选址适宜性且符合选址模型时，判定候选区域为选定区域。本发明的选址方法依托于地理信息系统平台，可利用地理信息系统的空间分析功能和结果输出的直观性，可快速、精确地选出对周边环境影响较小的垃圾填埋场，比传统通过人工到实地考察的成本低、时间短、评估准确度高，省时省力。

Description

一种基于GIS的垃圾填埋场选址方法及选址装置
技术领域
本发明属于信息技术领域，尤其涉及一种基于GIS的垃圾填埋场选址方法及选址装置。
背景技术
现阶段垃圾处理方式一般可以分为填埋、焚烧、堆肥等几种方式，其中，垃圾填埋在垃圾填埋场中进行。垃圾填埋场是采用卫生填埋方式下的垃圾集中堆放场地，因为成本低、卫生程度好在国内被广泛应用，但垃圾填埋场仍会对周围的环境造成一定的影响。随着社会对环保的要求越来越高，合理地选择垃圾填埋场的地址以尽可能地降低对周边环境的影响，显得尤为重要。
目前对垃圾填埋场的地址选择，主要通过相关人员到一些候选场所进行实地考察，耗费大量的人力物力，成本较高、时间花费较长，而且相关人员的观察范围有限，对候选场所和其周边环境的评估存在一定的局限性，做出的评估结果可能不够准确。
地理信息系统(Geographical Information System简称GIS)是计算机科学、空间科学和地球科学等多门学科相融合的一门新兴边缘学科。地理信息系统能把空间数据和属性数据结合在一起，对来自不同部门的表格和地图数据进行搜集和分析，提供有效的空间分析和高效的计算能力，可有效地用于某些特殊场所的地址分析、评估与选择。
发明内容
本发明实施例提供一种基于GIS的垃圾填埋场选址方法，旨在解决现有的垃圾填埋场的选址耗费大量的人力物力，成本较高、时间花费较长，并且人工对候选场所和其周边环境的评估存在一定的局限性，做出的评估结果可能不够准确的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种基于GIS的垃圾填埋场选址方法，包括：
获取目标区域的地理数据；
建立地理数据库并将所述地理数据存储至所述地理数据库；
根据所述地理数据库制作对应各项地理的地理专题图；
分析所述地理专题图以得到所述目标区域中的候选区域，所述候选区域至少为一个；
构建选址模型以判断所述候选区域的选址适宜性，当所述候选区域满足选址适宜性且符合所述选址模型时，判定所述候选区域为选定区域。
本发明实施例还提供一种基于GIS的垃圾填埋场选址装置，其包括：
获取模块，用于获取目标区域的地理数据；
第一建立模块，用于建立地理数据库并将所述地理数据存储至所述地理数据库；
制作模块，用于根据所述地理数据库制作对应各项地理的地理专题图；
分析模块，用于分析所述地理专题图以得到所述目标区域中的候选区域，所述候选区域至少为一个；
构建模块，用于构建选址模型以判断所述候选区域的适宜性，当所述候选区域满足选址适宜性且符合所述选址模型时，判定所述候选区域为选定区域。
本发明所达到的有益效果是，由于选址方法依托于地理信息系统平台，可利用地理信息系统的空间分析功能和结果输出的直观性，可快速、精确地选出对周边环境影响较小的垃圾填埋场，所以比传统通过人工到实地考察的成本低、时间短、评估准确度高，省时省力。
附图说明
图1至图5是本发明实施方式的选址方法的流程示意图；
图6至图10是本发明实施方式的选址装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
目前对垃圾填埋场的地址选择，主要通过相关人员到一些候选场所进行实地考察，耗费大量的人力物力，成本较高、时间花费较长，而且相关人员的观察范围有限，对候选场所和其周边环境的评估存在一定的局限性，做出的评估结果可能不够准确。
选址方法依托于地理信息系统平台，利用地理信息系统的空间分析功能和结果输出的直观性，可快速、精确地选出对周边环境影响较小的垃圾填埋场，比传统的通过人工到实地考察的成本低、时间短、评估准确度高，省时省力。
实施例一
请参阅图1，本发明实施例的基于GIS的垃圾填埋场选址方法，包括步骤：
S01：获取目标区域的地理数据；
S02：建立地理数据库并将地理数据存储至地理数据库；
S03：根据地理数据库制作对应各项地理的地理专题图；
S04：分析地理专题图得到目标区域中的候选区域，候选区域至少为一个；
S05：构建选址模型以判断候选区域的选址适宜性，当候选区域满足选址适宜性且符合选址模型时，判定候选区域为选定区域。
本发明实施例的选址方法基于地理信息系统平台，通过利用地理信息系统的空间分析功能和结果输出的直观性，可快速、精确地选出对周边环境影响较小的垃圾填埋场，比传统的通过人工到实地考察的成本低、时间短、评估准确度高、省时省力。本实施例将选址方法基于GIS，并用于垃圾填埋场的选址，在其他的实施例中，选址方法还可用于其他场所的选址，在此不做具体限制。
具体地，在本发明的实施例中，需要建立选址模型以直观地展示垃圾填埋场最后所选地址的相关信息，并通过相关研究数据来达到分析选址模型的目的。在步骤S01中，目标区域为需要建立垃圾填埋场的区域，如城镇等；获取的地理数据是基于地理信息系统所获取的，在建立垃圾填埋场的选址模型的研究数据中所需的各项地理数据，如土地利用数据、取水点分布数据、洪泛区数据、居民区分布数据、交通路线数据、地形高程数据以及现年的城市规划数据等。
在建立选址模型时，先设定基础地图作为选址模型的基础部分。示例性地，在本发明的实施例中，基础地图可采用符合开放地理空间信息联盟(Open Geography spatialConsortium，OGC)校准数据源，其包括：网络数据服务(Web Mapping Service，WMS)数据源、网络地图瓦片服务(Web Map Tile Service，WMTS)数据源、网络覆盖服务(Web CoverageService，WCS)数据源等数据源。其中，基础地图可通过下载国家免费发布的世界测地系统(World Geodetic System,WGS)-84坐标系的基础数据，或者工业标准的矢量数据文件格式的基础数据库，通过地理数据服务器建立符合OGC标准的基础地图，提高选址模型的准确度。
地理专题图即专题地图(thematic map)，专题地图又称特种地图，是着重表示一种或数种自然要素或社会经济现象的地图，可有效地表示出目标区域中影响垃圾填埋场选址的自然要素。专题地图的内容由两部分构成，其一是专题内容，其二是地理基础；专题内容为专题地图上突出表示的自然或社会经济现象及其有关特征；地理基础为用以标明专题要素空间位置与地理背景的普通地图内容，主要有经纬网、水系、境界、居民地等。
先在地理数据库(Geo Data Base，GDB)中建立要素类(点、线、面要素或其组合构成)是以地区的土地利用图为基础的地图，再根据垃圾填埋场选址需要的条件制作各项地理专题图，如城市取水点分布图、洪泛区分布图、居民区分布图、交通路线图、自然保护区、特殊用地图、数字高程模型(Digital Elevation Model，DEM)图和湿地分布图等地理专题图，以上专题图分别对应不同的地理要素，便于查询获取。
可以理解的是，在步骤S05中，而当候选区域不满足选址适宜性且不符合选址模型时，回到构建选址模型之前的步骤，即再次分析地理专题图以得到目标区域中的候选区域。
实施例二
更进一步地，请参阅图2，步骤S02包括步骤：
S021：建立地理数据库；
S022：将地理数据数字化为图形数据；
S023：建立图形数据之间的拓扑关系；
S024：将图形数据存储至地理数据库。
具体地，在本发明的实施例中，在软件ArcGIS Catalog中新建地理数据库文件，将所获取的地理数据用几何形体和图形符号将其数字化为图形数据，并建立多项地理数据之间的拓扑关系，使图形数据之间完成在空间上的连接、邻接关系，可更为形象直观地展示，最后再将图形数据存储至地理数据库中。可以理解的是，图形数据具备较好的展示效果，当需要引用地理数据库的数据时，从地理数据库所导出的数据即为可视化的图形数据，可直接应用于选址模型中，提高展示效果。输入地理数据库的地理数据的管理(具体分类)如下表所示：
Figure BDA0002246485550000051
各项地理数据在地理数据库形成对应的数据层，不同的地理形成不同的数据层。数据层名称即各项地理的名称，数据层内容描述即各项地理内容的描述，数据类型即各项地理数据在地理数据库中所显示的类型(显示为点、线、面状)。示例性地，数据层名称为特殊用地，数据层内容描述为学校、医院、行政区域，数据类型为面状的数据，对应的即该项地理为特殊用地，地理内容即为学校、医院、行政区域，显示为面状。
实施例三
更进一步地，请参阅图3，步骤S04包括步骤：
S041：根据地理专题图得到地理要素图；
S042：根据地理专题图与地理要素图得到目标区域中的禁建区域图；
S043：根据地理要素图与禁建区域图得到目标区域中的可建区域图；
S044：根据地理要素图与可建区域图得到目标区域中的候选区域。
具体地，分析地理专题图即对上述的各项地理专题图进行空间分析，如对城市取水点分布图和居民区分布图，用地理信息系统的Buffer功能进行缓冲区分析，以辐射度为半径作800m的缓冲区，得到取水点辐射图和居民区辐射图，即地理要素图；
对交通路线图中的主干路功能以可达度为半径做30m、60m、90m、120m、150m的缓冲区，对次干路做30m、60m、90m的缓冲区，对交叉口做30m、60m、90m的缓冲区，根据到主要公路和主要城区的距离耗费由远及近依次赋值为1、2、3、4、5，得到交通可达性评价图，再将交通可达性图进行重分类及矢量转化得到交通便利地区图；
将DEM图用slope工具提取坡度得到坡度图，再将坡度图进行重分类及矢量转化，得到平缓底层图；再将水系领域分析图、居民区辐射图、洪泛区分布图、特殊用地图、商业区分布图和湿地分布图叠加分析功能进行联合，得到禁建区域图(也称为禁止建设垃圾填埋场地区图)；
再将禁建区域图(也称为禁止建设垃圾填埋场分布图)、平缓底层图与政区图进行交集取反叠加分析得到可建区域图(也称为可建垃圾填埋场区域图)；再将可建区域图和交通可达性图进行加权叠加分析得到候选区域。
以上与地理专题图不同的地图即为地理要素图，也即是说，地理要素图包括取水点辐射图、居民区辐射图、交通可达性评价图、交通便利地区图、坡度图、平缓底层图、水系领域分析图、商业区分布图、政区图等。可以理解的是，地理要素图不完全直接由地理专题图获得。
实施例四
更进一步地，请参阅图4，步骤S05包括步骤：
S051：根据目标区域的各项指标建立评价指标体系；
S052：将评价指标体系中的各项指标，依据不同的所属类型划分为不同层次以构建选址模型；
S053：根据选址模型计算候选区域的适宜度指数，以适宜度指数来判断候选区域的选址适宜性。
具体地，先建立适应于垃圾填埋场的评价指标体系，评价指标体系由影响垃圾填埋场的各项指标建立，指标如工程建设指标、运行管理指标、生态建设指标等。再根据评价指标体系中各指标的所属类型，将评价指标体系划分为不同层次，以此形成垃圾填埋场选址的选址模型，选址模型呈现为以评价指标体系递阶层次的结构模型。选址模型由以下三个层次组成:目标层、准则层和指标层。按照垃圾填埋场选址的评价指标体系，标准层为地表水、表土性质、常年风向断裂带等制约因素，通过上述各个制约因素来对垃圾填埋场的候选区域进行筛选评价。
再两两比较选址模型的三个层次的结构要素，构造出所有的权重判断矩阵。层次分析方法通过两两比较因素的相对重要性，给出相应的比例标度，构造上层某要素对下层相关因素权重判断矩阵，以给出相关元素对上层某要素的相对重要程度。
之后再解权重判断矩阵，得出特征根和特征向量，并检验每个矩阵的一致性。根据判断矩阵，先计算出判断矩阵的特征向量W，然后经过归一化处理使其满足
Figure BDA0002246485550000081
即可求出Bi关于Am相对重要度，也即权重。首先将
Figure BDA0002246485550000082
进行归一化处理
Figure BDA0002246485550000083
其中，
Figure BDA0002246485550000084
为所求特征向量，也即元素Bi(i＝1,2,......,n)的权重，然后计算最大特征值
最后计算候选区域的适宜性以及对候选区域做综合评价。上述层次模型的目标层是对所选场址的适宜性综合评价所形成的垃圾填埋场候选方案数学模型，该数学模型由
Figure BDA0002246485550000086
形成，Ri为选址适宜度指数，数值越高，表示越适合；X为准则层的第n个子因素的权重；Y为制约因素指标层的第n个因素的权重；由此计算出得分进而评价该候选区域的适宜性Ri。利用地理信息系统的Map Calculator功能将几个因子进行加权叠加分析，得到符合模型的理论区域，该理论区域即为选定区域。
实施例五
更进一步地，请参阅图5，步骤S05之后包括步骤：
S06：在电子地图上显示选定区域；
S07：将显示有选定区域的电子地图输出为实体地图。
可以理解，电子地图所显示的区域为目标区域的所有范围，当判定了选定区域后，在电子地图(即目标区域)上显示选定区域，以直观地显示出垃圾填埋场的最佳选址。而步骤S07具体为：首先设置电子地图转换为实体地图后的图面尺寸，如A1、A2、A3、A4等尺寸，另外，还需要添加名称、比例尺、图例、指南针、经纬网等实体地图的要素，再导出电子地图为文件并打印。实体地图可作为相关图示来展示垃圾填埋场的选址，相关人员也可携带实体地图到选定区域实地对比查看，以进一步地了解垃圾填埋场的选址。
实施例六
请参阅6，本发明实施例的基于GIS的垃圾填埋场选址装置100包括：
获取模块101，用于获取目标区域的地理数据；
第一建立模块102，用于建立地理数据库并将地理数据存储至地理数据库；
制作模块103，用于根据地理数据库制作对应各项地理的地理专题图；
分析模块104，用于分析地理专题图以得到目标区域中的候选区域，候选区域至少为一个；
构建模块105，用于构建选址模型以判断候选区域的选址适宜性，当候选区域满足选址适宜性且符合选址模型时，判定候选区域为选定区域。
本发明实施例六所提供的选址装置100，其实现原理及产生的技术效果和前述的选址方法的实施例一相同，为简要描述，选址装置100的实施例六未提及之处，可参考前述方法实施例一中相应内容。
实施例七
更进一步地，请参阅图7，选址装置100还包括：
第二建立模块106，用于建立地理数据库；
转化模块107，用于将地理数据数字化为图形数据；
第三建立模块108，用于建立图形数据之间的拓扑关系；
存储模块109，用于将图形数据存储至地理数据库。
本发明实施例七所提供的选址装置100，其实现原理及产生的技术效果和前述的选址方法的实施例二相同，为简要描述，选址装置100的实施例七未提及之处，可参考前述方法实施例二中相应内容。
实施例八
更进一步地，请参阅图8，选址装置100还包括：
第一处理模块110，用于根据地理专题图得到地理要素图；
第二处理模块111，用于根据地理专题图与地理要素图得到目标区域中的禁建区域图；
第三处理模块112，用于根据地理要素图与禁建区域图得到目标区域中的可建区域图；
第四处理模块113，用于根据地理要素图与可建区域图得到目标区域中的候选区域。
本发明实施例八所提供的选址装置100，其实现原理及产生的技术效果和前述的选址方法的实施例三相同，为简要描述，选址装置100的实施例八未提及之处，可参考前述方法实施例三中相应内容。
实施例九
更进一步地，请参阅图9，选址装置100还包括：
第四建立模块114，用于根据目标区域的各项指标建立评价指标体系；
划分模块115，用于将评价指标体系中的各项指标，依据不同的所属类型划分为不同层次以构建选址模型；
判断模块116，用于根据选址模型计算候选区域的适宜度指数，以判断适宜度指数来判断候选区域的选址适宜性。
本发明实施例九所提供的选址装置100，其实现原理及产生的技术效果和前述的选址方法的实施例四相同，为简要描述，选址装置100的实施例九未提及之处，可参考前述方法实施例四中相应内容。
实施例十
更进一步地，请参阅图10，选址装置100还包括：
显示模块117，用于在电子地图上显示选定区域；
输出模块118，用于将显示有选定区域的电子地图输出为实体地图。
本发明实施例十所提供的选址装置100，其实现原理及产生的技术效果和前述的选址方法的实施例五相同，为简要描述，选址装置100的实施例十未提及之处，可参考前述方法实施例五中相应内容。
本发明实施例的选址方法基于地理信息系统平台，先获取目标区域的地理数据，再建立地理数据库并将地理数据存储至地理数据库，根据地理数据库制作对应各项地理的地理专题图，通过分析地理专题图以得到目标区域中的候选区域，其中，候选区域至少为一个，最后构建选址模型以判断候选区域的选址适宜性，当候选区域满足选址适宜性且符合选址模型时，判定候选区域为选定区域。本发明利用地理信息系统的空间分析功能和结果输出的直观性，可快速、精确地选出对周边环境影响较小的垃圾填埋场，比传统的通过人工到实地考察的成本低、时间短、评估准确度高，省时省力。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于GIS的垃圾填埋场选址方法，其特征在于，包括：
获取目标区域的地理数据；
建立地理数据库并将所述地理数据存储至所述地理数据库；
根据所述地理数据库制作对应各项地理的地理专题图；
分析所述地理专题图以得到所述目标区域中的候选区域，所述候选区域至少为一个；及
构建选址模型以判断所述候选区域的选址适宜性，当所述候选区域满足选址适宜性且符合所述选址模型时，判定所述候选区域为选定区域。
2.如权利要求1所述的基于GIS的垃圾填埋场选址方法，其特征在于，所述建立地理数据库并将所述地理数据存储至所述地理数据库，包括：
建立地理数据库；
将所述地理数据数字化为图形数据；
建立所述图形数据之间的拓扑关系；及
将所述图形数据存储至所述地理数据库。
3.如权利要求1所述的基于GIS的垃圾填埋场选址方法，其特征在于，所述分析所述地理专题图以得到所述目标区域中的候选区域，包括：
根据所述地理专题图得到地理要素图；
根据所述地理专题图与所述地理要素图得到所述目标区域中的禁建区域图；
根据所述地理要素图与所述禁建区域图得到所述目标区域中的可建区域图；及
根据所述地理要素图与所述可建区域图得到所述目标区域中的候选区域。
4.如权利要求1所述的基于GIS的垃圾填埋场选址方法，其特征在于，所述构建选址模型以判断所述候选区域的选址适宜性，包括：
根据影响垃圾填埋场的各项指标建立评价指标体系；
将所述评价指标体系中的所述各项指标，依据不同的所属类型划分为不同层次以构建所述选址模型；及
根据所述选址模型计算所述候选区域的适宜度指数，以所述适宜度指数来判断所述候选区域的选址适宜性。
5.如权利要求1所述的基于GIS的垃圾填埋场选址方法，其特征在于，所述构建选址模型以判断所述候选区域的选址适宜性，当所述候选区域满足选址适宜性且符合所述选址模型时，判定所述候选区域为选定区域之后，包括：
在电子地图上显示所述选定区域；
将显示有所述选定区域的所述电子地图输出为实体地图。
6.一种基于GIS的垃圾填埋场选址装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取目标区域的地理数据；
第一建立模块，用于建立地理数据库并将所述地理数据存储至所述地理数据库；
制作模块，用于根据所述地理数据库制作对应各项地理的地理专题图；
分析模块，用于分析所述地理专题图以得到所述目标区域中的候选区域，所述候选区域至少为一个；及
构建模块，用于构建选址模型以判断所述候选区域的选址适宜性，当所述候选区域满足选址适宜性且符合所述选址模型时，判定所述候选区域为选定区域。
7.如权利要求6所述的基于GIS的垃圾填埋场选址装置，其特征在于，所述选址装置还包括：
第二建立模块，用于建立地理数据库；
转化模块，用于将所述地理数据数字化为图形数据；
第三建立模块，用于建立所述图形数据之间的拓扑关系；及
存储模块，用于将所述图形数据存储至所述地理数据库。
8.如权利要求6所述的基于GIS的垃圾填埋场选址装置，其特征在于，所述选址装置还包括：
第一处理模块，用于根据所述地理专题图得到地理要素图；
第二处理模块，用于根据所述地理专题图与所述地理要素图得到所述目标区域中的禁建区域图；
第三处理模块，用于根据所述地理要素图与所述禁建区域图得到所述目标区域中的可建区域图；及
第四处理模块，用于根据所述地理要素图与所述可建区域图得到所述目标区域中的候选区域。
9.如权利要求6所述的基于GIS的垃圾填埋场选址装置，其特征在于，所述选址装置还包括：
第四建立模块，用于根据影响垃圾填埋场的各项指标建立评价指标体系；
划分模块，用于将所述评价指标体系中的所述各项指标，依据不同的所属类型划分为不同层次以构建所述选址模型；及
判断模块，用于根据所述选址模型计算所述候选区域的适宜度指数，以判断所述适宜度指数来判断所述候选区域的选址适宜性。
10.如权利要求6所述的基于GIS的垃圾填埋场选址装置，其特征在于，所述选址装置还包括：
显示模块，用于在电子地图上显示所述选定区域；及
输出模块，用于将显示有所述选定区域的所述电子地图输出为实体地图。
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