全球热点！QGIS|构建选址模型 模型需求分析

选址模型是GIS经典的空间分析模型，也是GIS最擅长解决的问题之一。选址在生产生活有着广泛的应用，如餐饮企业（麦当劳/肯德基）选址、超市、医院、物流仓储、甚至核电站选址等。选址的好坏直接影响到服务方式、服务质量、服务效率、服务成本等，从而影响到利润和市场竞争力。

(资料图)

本文以飞机场停机坪选址为例，模拟实际生活中的决策约束条件，使用QGIS模型构建器建立选址模型，详细演示分析和建模过程，得到选址结果。（文末附有示范数据下载地址）

01 模型需求分析

本文的需求背景简要描述如下：

航空公司想在Nueces县现有的机场中查找一个合适的位置，为自己公司的直升飞机修建停机坪，要求如下：

不能修建在建成区内，以免影响市民的日常生活。

为了方便飞行员通勤，最好在城市5公里范围内。

距离县级道路不超过2公里。

距离水域不超过800米。

现有的数据为：

县级行政区划面图层，县名为COUNTY字段。

水系图层。

道路图层，道路等级存储在RTTPY字段中，取值为”C“表示县级道路。

城市建成区面图层。

飞机场点图层。

分析需求，转化为GIS语言，则选址模型变为步骤：

从行政区划图层中按属性提取出Nueces县要素。

按Nueces县的位置提取位于该县的机场。

从城市建成区面图层按属性提取出城市Corpus Christi面要素，对该要素做5000米的缓冲区，然后使用缓冲区将建成区擦除。

从道路图层按属性提取县级道路，然后对提取结果做2000米缓冲区。

对水系图层做800米缓冲区。

将城市建成区处理结果、道路缓冲区和水系缓冲区做叠加分析，得到的面多边形即为满足需求的区域。

使用满足需求的区域裁剪机场图层，即可得到适宜修建停机坪的机场。

下面使用QGIS模型构建器将上述步骤构建为模型。

02 打开数据

在【浏览】面板中定位到示范数据，拖拽到地图窗口中。

在【图层】面板调整图层顺序，从下到上依次为：Counties、CityBoundaries、Water_features、Roads、Airports。

03 模型构建器界面介绍

点击菜单【处理】->【模型构建器…】，打开【处理模型】窗口。

【处理模型】窗口由上方的工具栏、左侧的操作面板和右边的模型构建主窗口组成。

工具栏提供打开模型、保存模型、浏览模型和运行模型等功能。

左上方为模型变量定义区域，可以把需要重复使用的字符串或者数值定义为变量，使用变量可以提高工作效率。

中间为模型特性，用于设置模型的名称和所属分组。名称和分组决定了模型在【处理工具箱】面板中所处的位置，方便查找和调用。

左下方是模型构建元素面板，分为【输入】和【算法】两个标签页。

要新建一个模型，只需设置模型的名称和所在的分组，点击工具栏的【保存】按钮设置存储路径即可。例如本文新建的模型名称为“停机坪选址模型”，显示在【处理工具箱】的【我的模型】节点下。

04 提取县级区划

建模第一步：从全部行政区划中按属性提取出Nueces县要素。

将左侧的操作面板切换到【输入】标签页，可以看到QGIS的模型提供矢量字段、地图图层、坐标参照系（CRS）、字段映射器、字符串、布尔型等输入参数类型。我们需要为县图层定义一个输入参数，所以找到“+矢量图层”拖拽到右边窗口中。

在弹出的【矢量图层参数定义】对话框中，设置如下参数：

参数名称：“县 图层”。

几何图形类型：“多边形”。

勾选“强制”，表示该参数在模型运行时必须提供，不能为空。

点击【OK】完成参数定义设置。

可以看到模型窗口中用黄色方框绘制出了“县 图层”参数，双击该方框可调整参数。

为了按字段筛选县级区划，需要定义矢量字段（Vector Field）参数，选中“+向量场”（这里实际是“矢量字段”，翻译有误差），拖拽到右边画布中。

在参数定义对话框中，设置如下参数：

参数名称：“县名 属性”。

父图层设置：“县 图层”，表示该字段是来自参数“县 图层”的属性。

允许的数据类型：“字符串”。

默认值：“COUNTY”。

勾选“强制”复选框。

点击【OK】完成设置。

定义【按属性提取】算法参数以提取“县 图层”要素。左侧面板切换到【算法】标签页，在上方的搜索框中输入“extract”，找到【矢量选择】->【按属性提取】，拖拽到模型窗口中。

在弹出的【按属性提取】对话框中设置：

Description：提取Nueces县。

输入图层：县 图层。

选择属性：县名 属性。

操作符：=。

值：Nueces。表示提取名为“Nueces”的县。

提取后（属性）：Nueces县。表示提取成功时，输出结果默认情况下保存在“Nueces县”为名称的图层中。在模型运行时，用户可以另行设定输出结果的路径和文件格式。

注意，在模型处理过程中，如果不设置输出结果的参数，则输出结果作为中间文件在内存中作为下一步骤的输入参数，不会被保存，也不会出现在地图窗口中。

可以看到窗口中增加了一个“提取Nueces县”的白色方块，表示算法，绿色方块“Nueces县”表示该算法的输出结果。至此，县级区域图层的处理结束，点击工具栏的【保存】按钮保存模型。

05 处理机场图层

建模第二步：按Nueces县的覆盖范围提取位于该县的机场点。

设置输入图层参数。切换到【输入】标签页，双击【矢量图层】添加机场图层参数，在弹出的参数定义对话框中设置：

参数名称：“机场 图层”。

几何图形类型：点。

勾选“强制”复选框。

点击【OK】完成设置。

使用裁剪算法提取处于县范围内的机场。切换到【算法】标签页，在搜索框中输入“clip”，找到【矢量叠加】->【裁剪】，拖拽到窗口中。

在【裁剪】对话框中设置参数如下：

Description：裁剪机场

输入图层：机场 图层

叠加图层："提取后（属性）" from algorithm "提取Nueces县"。

其他参数保持默认即可，点击【OK】完成设置。

完成机场图层裁剪后，模型如下：

06 处理城市建成区面图层

模型构建第三步：处理城市建成区面图层，即根据需求从城市建成区面图层按属性提取出城市Corpus Christi面要素，对该要素做5000米的缓冲区，然后在缓冲区面将建成区擦除。

添加输入图层参数。切换到【输入】标签页，双击【矢量图层】，参数定义如下：

参数名称：城市区域 图层。

几何图形类型：多边形。

勾选”强制“复选框。

点击【OK】完成设置。

添加字段参数。双击【输入】标签页的参数【向量场】，设置城市区域属性参数如下：

参数名称：城市区域 属性。

父图层：城市区域 图层。

允许的数据类型：字符串。

默认值：NAME。

勾选”强制“复选框。

点击【OK】按钮完成设置。

切换到【算法】标签页，双击【矢量选择】->【按属性提取】，参数设置如下：

Description：提取Corpus Christi市。

输入图层：城市区域 图层。

选择属性：城市区域 属性。

操作符：=。

值：Corpus Christi。

其他参数保持默认即可。

点击【OK】完成设置。

使用缓冲区分析计算距离城市5000米的覆盖范围。在【算法】标签页找到【矢量几何图形】->【轮廓】（buffer），双击弹出参数设置对话框，参数定义如下：

Description：Corpus Christi缓冲区。

输入图层："提取后（属性）" from algorithm "提取Corpus Christi市"。

栅格距离结果：5000。

融合结果：是。

其他参数保持默认，点击【OK】完成设置。

使用差分算法，去除建成区域范围，得到城市区域5000米内不属于建成区的环状地带。找到【矢量叠加】->【差分】算法，双击，设置参数如下：

Description：差分Corpus Christi市。

输入图层："缓冲区建立后" from algorithm "Corpus Christi缓冲区"。

叠加图层："提取后（属性）" from algorithm "提取Corpus Christi市"。

其他参数保持默认，点击【OK】完成设置。

此时，模型的全图如下：

07 处理道路图层

模型构建第四步：处理道路图层，即从道路图层按属性提取县级道路，然后对提取结果做2000米缓冲区。

添加道路图层输入参数。在【输入】标签页双击【矢量图层】，参数定义如下：

参数名称：道路 图层。

几何图形类型：线条。

勾选”强制“复选框。

点击【OK】完成设置。

添加用于提取道路的属性参数。在【输入】标签页双击【向量场】，在弹出对话框设置参数定义：

参数名称：道路 属性。

父图层：道路 图层。

允许的数据类型：字符串。

默认值：RTTYP。

勾选”强制“复选框。

点击【OK】完成设置。

使用【按属性提取】提取出县级道路。切换到【算法】标签页，找到【矢量提取】->【按属性提取】，双击，在弹出的对话框中定义如下参数：

Description：提取县域道路。

输入图层：道路 图层。

输入属性：道路 属性。

操作符：=。

值：C。

其他参数保持默认，点击【OK】按钮完成设置。

使用缓冲区算法计算出道路2000米范围的区域。找到【矢量几何图形】->【轮廓】算法，双击，在弹出对话框设置如下参数：

Description：道路缓冲区。

输入图层："提取后（属性）" from algorithm "提取县域道路"。

栅格距离结果：2000.000000。

融合结果：是。

其他参数保持默认，点击【OK】完成设置。

道路处理完成后，模型全貌如下图：

08 处理水系图层

模型构建第五步：处理水系图层，即对水系图层做800米缓冲区。

添加水系图层输入参数。双击【矢量图层】，在弹出的参数定义对话框中设置：

参数名称：水要素图层。

几何图形类型：线条。

勾选”强制“复选框。

点击【OK】完成设置。

使用缓冲区计算水系800米范围区域。双击【矢量几何图形】->【轮廓】，在弹出对话框中设置如下参数：

Description：水要素缓冲区。

输入图层：水要素图层。

栅格距离结果：800.000000。

融合结果：是。

其他参数保持默认，点击【OK】按钮完成设置。

09 叠加分析，找到满足综合条件的区域

使用相交算法计算出城市建成区、道路缓冲区和水系缓冲区的共同部分。点击【矢量叠加】->【相交（intersection）】，在弹出对话框中设置：

Description：相交。

输入图层："差分（difference）" from algorithm "差分Corpus Christi市"。

叠加图层："缓冲区建立后" from algorithm "道路缓冲区"。

由于需要用城市区域叠加道路、河流两个图层，因此要设置【Parent Algorithm】参数，表示多个图层来源。点击【Parent Algorithm】右侧的【…】按钮，在 弹出的多项选择框中勾选”水要素缓冲区“，点击【OK】关闭多项选择对话框。

在【相交】对话框中点击【OK】完成设置。

使用裁剪算法找出满足条件的机场。在【算法】标签页双击【矢量叠加】->【裁剪】，在弹出对话框中设置如下参数：

Description：用适宜区域裁剪机场。

输入图层："裁剪后" from algorithm "裁剪机场"。

叠加图层："相交（intersection）" from algorithm "相交"。

裁剪后：最终选址方案。

其他参数保持默认，点击【OK】完成设置。

模型最终全图如下：

10 运行模型，得到选址结果

点击工具栏【保存】按钮，保存模型。点击工具栏【运行】按钮，弹出【停机坪选址模型】对话框。

按照下图依次选择对应的参数，点击【运行】按钮，运行模型。

切换到【记录】标签页，可以查看模型运行过程的详细输出。

等待运行结束后，点击【Close】关闭对话框，返回地图主窗口。

可以看到【图层】面板中新增了”Nueces县“和”最终选址方案“两个图层，其中，”最终选址方案“图层代表模型建议的停机坪选址位置。

11 小结&示范数据下载

使用模型构建器做选址分析的优点在于：一旦模型建立完成，可以反复微调模型的输入参数，模拟不同的限制条件选择方案。例如，当将距离道路2000米修改为1500米时，会导致找不到建立停机坪的机场。而实际工作中，决策约束条件经常需要调整，模型的参数也随之变化，此时只需要在运行模型时改变参数，其他步骤均不需要重新设置，大大方便了决策过程。

然而，不同行业对选择条件的需求各不相同。例如，咖啡店的选址，一般要考虑附近是否有大商场、与高级写字楼的距离、朝向（路南还是路北）、甚至考虑坡向（上坡的位置可增加进入店内的几率）。又如核电站选址，则需要考虑与居民点的距离、附近是否有自然灾害风险、对生态环境的影响、紧急情况疏散等。因此，在实际工作中应根据具体的选址需求构建模型，才能得到最佳的选址方案，为决策提供参考。