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基于ArcGIS和Python集成开发可达性分析工具的研究
资料介绍
为降低可达性度量的实现难度,弥补现有GIS软件没有集成可达性分析模型或方法的不足,在详尽分析有关模型或方法与GIS集成研究现状的基础上,提出以改进潜能模型作度量模型,按GIS内部集成方式,使用面向ArcGIS 10的Python脚本编程技术集成开发可达性分析工具的设想,对可达性潜能模型分析原理、工具开发环境配置、使用数据的预处理要求、工具的具体设计流程和实现方法等作了详细叙述。最后以评价某市小学教育资源空间布局合理性为例,阐述工具在实际应用中应采取的使用方法和流程,实例评价结果验证工具开发的有效性。
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Ｖｏｌ．２５ Ｎｏ．１１
测
绘
工
程
ꢀ
第
卷第
期
１１
２５
ꢀ
ꢀ
，
Ｎｏｖ．２０１６
年
２０１６ １１
月
Ｅｎｉｎｅｅｒｉｎ ｏｆＳｕｒｖｅｉｎ ａｎｄＭａ ｉｎ
ꢀ ꢀ ｐｐ ｇ
ｇ ｇ ｙ ｇ
ꢀ
ꢀ
：
ＤＯＩ１０．１９３４９ ．ｃｎｋｉ．ｉｓｓｎ１００６７９４９．２０１６．１１．００９
－
／
ｊ
基于
和
ＡｒｃＧＩＳ Ｐｔｈｏｎ
ｙ
集成开发可达性
分析工具的研究
，
红 赖鑫生
胡
ꢀ
（ ，
上饶师范学院 数学与计算机科学学院 江西 上饶
）
３３４００１
： ，
要 为降低可达性度量的实现难度 弥补现有
，
软件没有集成可达性分析模型或方法的不足 在详尽分析有
ＧＩＳ
摘
ꢀ
， ，
集成研究现 状 的 基 础 上 提 出 以 改 进 潜 能 模 型 作 度 量 模 型 按
，
内 部 集 成 方 式 使 用 面 向
关模型或方法与
ＧＩＳ
ＧＩＳ
， 、
脚本编程技术集成开发可达性分析工具的设想 对可达性潜能模型分析原理 工具开发环境配
的
ＡｒｃＧＩＳ１０ Ｐｔｈｏｎ
ꢀ
ｙ
、 、 。
置 使用数据的预处理要求 工具的具体设计流程和实现方法等作了详细叙述 最后以评价某市小学教育资源空间
， ，
布局合理性为例 阐述工具在实际应用中应采取的使用方法和流程 实例评价结果验证工具开发的有效性
。
：
；
；
集成开发 可达性分析工具 潜能模型
ＡｒｃＧＩＳ Ｐｔｈｏｎ
； ；
关键词
ｙ
： ；
ＴＰ３１９ Ｐ２０８
ꢀꢀꢀ
：
Ａ
：
文章编号
１００６７９４９２０１６１１００４３０７
ꢀꢀꢀ
（
）
中图分类号
文献标识码
－
－
－
Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｉｎｔｅｒａｔｅｄｄｅｖｅｌｏ ｍｅｎｔｏｆａｎａｃｃｅｓｓｉｂｉｌｉｔ
ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ
ｐ
ｇ
ｙ
ａｎａｌｓｉｓｔｏｏｌｂａｓｅｄｏｎＡｒｃＧＩＳａｎｄＰｔｈｏｎ
ꢀ ꢀ
ｙ
ꢀ ꢀ
ꢀ ꢀ
ｙ
，
ＨＵ Ｈｏｎ ＬＡＩＸｉｎｓｈｅｎ
ｇ
ꢀ
ｇ
ꢀ
（
， ， ，
ＣｏｌｌｅｅｏｆＭａｔｈｅｍａｔｉｃｓａｎｄＣｏｍ ｕｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅ ＳｈａｎｒａｏＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔ Ｓｈａｎｒａｏ３３４００１ Ｃｈｉｎａ
ꢀ
）
ｇꢀ ꢀ
ꢀ
ꢀ
ｐ
ꢀ
ｇ
ꢀ
ｙ
ｇ
ꢀ
：
ＡｂｓｔｒａｃｔＩｎｏｒｄｅｒｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅｄｉｆｆｉｃｕｌｔ ｏｆａｃｃｅｓｓｉｂｉｌｉｔ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｎｄｍａｋｅｕ ｆｏｒｔｈｅｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｓｏｆ
ｙ ꢀ ｇꢀ
ꢀ ꢀ ꢀｐ ꢀ ꢀ
ꢀ
ꢀ
ꢀ
ｙ
ꢀ
ꢀ
ꢀ
ꢀ
ꢀ
，
ｅｘｉｓｔｉｎ ＧＩＳｓｏｆｔｗａｒｅｎｏｔｉｎｔｅｒａｔｅｄ ｗｉｔｈａｃｃｅｓｓｉｂｉｌｉｔ ａｎａｌｓｉｓ ｍｏｄｅｌｏｒ ｍｅｔｈｏｄ ｂａｓｅｄｏｎａｄｅｔａｉｌｅｄ
ꢀ ꢀ ꢀ ꢀꢀ
ｇ
ꢀ
ꢀ
ꢀ
ꢀ
ｇ
ꢀ
ꢀ
ｙ
ꢀ
ｙ
ꢀ
，
ａｎａｌｓｉｓｏｎｔｈｅ ｒｅｓｅｎｔｒｅｓｅａｒｃｈｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｆｍｏｄｅｌｓｏｒｍｅｔｈｏｄｓａｎｄＧＩＳｉｎｔｅｒａｔｉｏｎ ｔｈｉｓ ａｅｒ ｒｏｏｓｅｓｔｏ
ｙ ꢀ ꢀ ꢀｐ
ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀｐｐ ꢀｐ ｐ
ꢀ
ꢀ
ꢀ
ｇ
ꢀ
ｄｅｖｅｌｏ ａｎａｃｃｅｓｓｉｂｉｌｉｔ ｏｔｅｎｔｉａｌｍｏｄｅｌａｎａｌｓｉｓｔｏｏｌｂ ｕｓｉｎ ｔｈｅ ｔｈｏｎｓｃｒｉｔｉｎ ｆｏｒＡｒｃＧＩＳ１０ａｎｄｔｈｅ
ｙｐ ｙ ꢀ ꢀｙ ｐ ｇ
ꢀｐｙ ꢀ
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ｐ
ꢀ
ꢀ
ꢀ
ꢀ
ｇ
ꢀ
ꢀ
ꢀ
ꢀ
ꢀ
ꢀ
，
ＧＩＳｉｎｔｅｒｎａｌｉｎｔｅｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ．Ａｎｄｔｈｅｎ ｉｔ ｉｖｅｓａｎｄｅｔａｉｌｅｄａｃｃｏｕｎｔｏｆｔｈｅｄｅｖｅｌｏ ｍｅｎｔｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ
ꢀｇ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ
ꢀ
ꢀ
ｇ
ꢀ
ꢀ
ꢀ
ꢀ
ｐ
ꢀ
，
ｃｏｎｆｉｕｒａｔｉｏｎ ｒｅｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｄａｔａ ｒｅｒｏｃｅｓｓｉｎ ｄｅｓｉｎ ｒｏｃｅｓｓａｎｄｉｍ ｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｔｈｉｓｔｏｏｌ．
ｇꢀｐ
ꢀ ꢀ ꢀｐ ｐ ꢀ ꢀ ｐ ꢀ ꢀ
，
ｇ
ｇ
ｑ
ꢀ
ꢀ
，
Ｆｉｎａｌｌ ｔｈｅ ｒａｃｔｉｃａｌａ ｌｉｃａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｏｆｔｈｉｓｔｏｏｌｉｓｄｅｓｃｒｉｂｅｄ ｂ ａｎｅｘａｍ ｌｅｏｆａｓａｔｉａｌｌａｏｕｔ
ꢀｐ ꢀｐｐ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ｙ
ｐ ꢀ ꢀꢀｐ ꢀ ｙ
ｙ
ꢀ
ꢀ
ꢀ
ꢀ
，
ｒａｔｉｏｎａｌｉｔ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｎｕｒｂａｎ ｒｉｍａｒ ｅｄｕｃａｔｉｏｎｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄｔｈｅｅｖａｌｕａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｔｈｅ
ꢀ ꢀ ꢀｐ
ｙ
ꢀ
ｙ
ꢀ
ꢀ
ꢀ
ꢀ
ꢀ
ꢀ
ꢀ
ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓｏｆｔｏｏｌｄｅｖｅｌｏ ｍｅｎｔ．
ꢀ ꢀ ꢀ
ｐ
：
；
；
；
Ｋｅ ｗｏｒｄｓＡｒｃＧＩＳ Ｐｔｈｏｎ ｉｎｔｅｒａｔｅｄｄｅｖｅｌｏ ｍｅｎｔ ａｃｃｅｓｓｉｂｉｌｉｔ ａｎａｌｓｉｓｔｏｏｌ ｏｔｅｎｔｉａｌｍｏｄｅｌ
ｙ ꢀ
；
ｐ
ｙ
ｇ
ꢀ
ｐ
ｙ
ꢀ
ꢀ
ｙ
ꢀ
（
）
一词现 已广 泛应用于 城
ｙ
：
模型和方法的主要分类有 基于
可达性
空间统计与分
ＧＩＳ
ａｃｃｅｓｓｉｂｉｌｉｔ
ꢀꢀ
［］
５
）、
（
析的统计指标法 如比例法
（
、
市公共设施服务评价 城市规划合理性分析以及同
出行成本法 如最小
［］
６
［］
１
，
城化研究与比较 等多个方面 其被广泛采用的定
、
、
）、
机
邻近距离法 费用加权距离法
网络分析法等
、
移 动 或 两 步 移 动 搜 寻
［］
７
（
会 累 积 法 如 等 值 线 法
：
义为 可达性是人们以某种方式克服空间阻力到达
［
］
８９
－
）、 （
等 空间相互作用法 如潜能或改进潜能模型
法
、 ，
目标地的能力值 难 易值 或是人 们在 一定空间 范
［
］
１０
、
［
］
１１
、
［］
４
［
］
２４
。
－
）、
等 时间地理
法
胡弗模型法
核心密度法
围内可获得的资源数量
而用于可达性度量的
［ ］
１２
［ ］
１３
。
等
学法
以及基于矩阵或空间句法的拓扑 法
， ，
刘长富 彭菁 宋正娜 等对这 些模 型和 方法的优 缺
：
收稿日期
２０１６０１２１
－ －
：
基金项目 国家自然科学基金资助项目
（
）；
江西省自然科学
６１５６２０７１
，
点作了充分的比较和分析 认为实际应用中选用何
（
）；
上 饶 师 范 学 院 科 研 基 金 资
基金项目
２０１５１ＢＡＢ２０７０２０
、
种模型或方法取决于设施种类 研究区域或单元的
（
）
助项目
２０１１００１
）， ， ，
女 讲师 硕士
．
：
胡
（
作者简介
红
１９８０－
ꢀ
， 、
大小 不能简单认为模型或 方 法的表达式 计算 式
·
·
测
绘
工
程 第
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ ꢀ ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
卷
２５
４４
ꢀ
ꢀ
ꢀ
［ ，，］
２４５
。
［ ， ］） ，
的技术与方法的研究 集成形式主要有
１５１９２４
－
越复杂越好
：
系统与模型或方法应用系统间的松散
ＧＩＳ
①
许多学者近年来偏向使用
技 术进行可 达
种
ＧＩＳ
３
。 ，
性研究 然而 由于可达性相关研究所涉及的地理
（
集成 如文献
［
，
］）；
１７１８２１２２ ＧＩＳ
②
组件与模型或
－
－
、
空间及一般属性数据 量 普遍较 大 处理流 程复 杂
，
（
［ ， ］）；
方法应用系统间的紧密集成 如文 献
③
２０ ２３
且现有 软件没有集成可达性度量的相关模型
ＧＩＳ
模型以拓展模块形式在
环境中无缝友好的完
ＧＩＳ
， ，
和方法 因此 现实工作中 可 达性度 量的实 现难度
（
全集成 如文献
［ ， ， ］）。
１５１９２４
。 ，
较大 学者往往需要把多种工具组合在一起 人工
，
比较而言 上述
、
两种集成形式由于 能获
① ②
、
干预每一项操作 人工管理繁杂的原始资料和过渡
，
得统一的用户界面及操作 且在实现方式上有
ＧＩＳ
。
性数据
（
组件或系统本身提供的有力支持 如简洁而完备的
模型或方法与
集成既可以发挥
在空
ＧＩＳ
、
脚本语言 自带建模工具以及组件对象本身属性和
ＧＩＳ
，
间数据管理与分析方面的优势 也可以发挥模型或
），
方法的应用 因而更能降低模型或 方法 在各 专业
［
］
１４
，
方法在各专业领域应用分析的优势
降低模型或
，
领域应用的具体实现难度 所以与此相关的设计与
［ ］
１５
。 ，
方法的实际应用难度 但迄今为止 除纪亚洲
，
实现技术 如
、
ＭｏｄｅｌＢｕｉｌｄ
ꢀ
等
组件集成开发技术
ＧＩＳ
－
、
空间分析建模技术 面向
ｅｒ
人利用
建模方法集成应用自
ＡｒｃＧＩＳＭｏｄｅｌＢｕｉｌｄｅｒ
ꢀ
的
ＡｒｃＧＩＳ Ｐｔｈｏｎ
ｙ
脚本
，
定义城市绿地空间可达性评价分析模型外 有关这
编程技术等即成为当前模型或方法与
集成应
ＧＩＳ
。 ，
一方面的直接研究并不多见 由此 本文拟以
。
用研究的主要方向
ＧＩＳ
，
集成开发思想为指导 利用面向
的
ＡｒｃＧＩＳ Ｐｔｈｏｎ
ｙ
可达性潜能模型分析工具的开发实践
２
ꢀ
［
］
１６
脚本编程技术 集成开发基于
和潜能模型
ＡｒｃＧＩＳ
，
的可达性分析工具 并在实际事例中应用和验证这
，
鉴于上述分析 本文简要介绍按
内部集成
ＧＩＳ
，
一工具的有效性 以期能降低可达性度量的实现难
、
方式 使用面向
的
ＡｒｃＧＩＳ Ｐｔｈｏｎ
ｙ
脚本编程技术集
，
度 弥补现有
软件没有集成可达性分析模型或
、
成开发可达性潜能模型分析工具的理论依据 技术
ＧＩＳ
，
方法的不足 进一步推动可达性在相关领域的应用
。
，
方法和实现流程 以促进学者将其它相关模型或方
，
集成 提高可达性及
法与
在各专业领域的
ＧＩＳ
ＧＩＳ
模型或方法与
集成的研究现状
ＧＩＳ
１
ꢀ
。
应用程度
、
不少学者已对常见应用评价 模拟或预测模型
可达性潜能模型分析原理
２．１
ꢀ
， ：
的集成和应用作了大量研究 如 张瑜等借
与
、
潜能模型作为可达性度量模型是区域经济学
ＧＩＳ
，
与数学模型集成技术 研究分析了区域耕地
助
、
地理学借鉴物理万有引力定律研究社会 经济空间
ＧＩＳ
的有效磷富集状况及生态风险空间分异特征
佳等借助 与烤烟产值最佳估测模型集成技术
［
］
１７
；
位
。 ，
相互作用的成果 潜能模型提出至今 得到了国内
［
］
２５
、
郑
，
。
外学者积极应用和改进 本文以
ＧＩＳ
Ｇｕａｌｉａｒｄｏ
ｇ
［
］
１８
；
［ ］
２６
［］
５
宋正娜 等人提及的改进潜能模型为工具
开展了福建烟区烤烟产值分区的研究
张建新等
、
朝洪
利用
设计了自动处理影像数
ＡｒｃＧＩＳＭｏｄｅｌＢｕｉｌｄｅｒ
ꢀ
，
度量可达性的方法 其计算表达式表示如下
：
ｎ
ｍ
，
据的方法和模型 使用模型与
集成的方法扩展
ＧＩＳ
Ｍｊ
Ｐ
ｋ
，
Ｖｊ
（）
１
Ａ
ｉ
．
＝
＝
［
］
１９
；
β
ＤｉＶｊ
β
∑
Ｄｋ
ｊ
∑
１
＝
ｊ
了
软件在影像数据处理方面的功能
戴
ｊ
ＡｒｃＧＩＳ
ｋ １
＝
：
；
Ｍｊ
式中
表示设施点 的可达性
ｉ
表示设施点
ｊ
Ａ
慧等利用
组件开发技术集成
个国土
ｉ
ＡｒｃＥｎｉｎｅ
ｇ
１４
；
Ｖｊ
的吸引力
表示各需求点需求对设施点 的可达
ｊ
，
生态安全定量评价模型 研发了一个通用性强的国
［
］
２０
；
β
；
Ｄ
性的负面影响
表示需求点 至设施点 的出行
ｉ
ｊ
土生态安 全 评 价 系 统
向 诗 剑 等 以 一 种 松 耦 合
ｉ
ｊ
、
的 基于矢量的集成方式探索了一种集成
（
Ｄ
、 ），
以距离 时间或费用表示 为出行摩擦系
β
与
阻抗
ＡＢＭ
［
］
２１
；
（
数 一般在
［，］
中选取
１２
）；， 、
分别表示设施点 需
ｎ ｍ
分析新能源汽车扩散的实现方法
黄国如等
ＧＩＳ
；
实现 了 城 市 雨 洪 模 型
与
的 集
ＡｒｃＧＩＳ
的紧密
求点的 数 量
为 需 求 点 的 某 项 可 达 性 影 响
Ｐ ｋ
ｋ
ＳＷＭＭ
［
］
２２
；
。
因素
成
张攀攀等实现了大气环境模型与
ＧＩＳ
［
］
２３
；
集成
型和
黄宏胜以完全集成方式实现了资源环境模
工具开发环境的配置
２．２
ꢀ
［
］
２４
。
是 于
Ｐｔｈｏｎ ＧｕｉｄｏｖａｎＲｏｓｓｕｍ １９９１
ꢀ
年推 出
的集成应用
ＧＩＳ
ｙ
ꢀ
，
上述研究显示 学者对模型或方法与
，
的一种功能强大的面向对象的开源编程语言 具有
集成
ＧＩＳ
、 、 ，
简单易学 不 受 局 限 跨 平 台 使 用 等 诸 多 优 点 因
的研究主要聚焦在模型或方法与
软件或组件
ＧＩＳ
（
的集成应用 如 文献
［ ］） （
和集 成开 发 如 文 献
１７１８
－
，
此 从
，
开始
Ｐｔｈｏｎ ＥＳＲＩ
ｙ
被
进 一 步 整
ＡｒｃＧＩＳ１０
ꢀ
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资料：测试智能语音控制模块
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用户：CJQ_ENJOY
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