張　靜，錢(qián)　瑜

(1.江蘇省太湖水質(zhì)監(jiān)測(cè)中心站，南京　210036；2.南京大學(xué)環(huán)境學(xué)院，南京　210093)

· 生態(tài)環(huán)境 ·

基于GIS的生態(tài)工業(yè)園入園企業(yè)選址研究

張靜1，錢(qián)瑜2

(1.江蘇省太湖水質(zhì)監(jiān)測(cè)中心站，南京210036；2.南京大學(xué)環(huán)境學(xué)院，南京210093)

針對(duì)生態(tài)工業(yè)園新入園企業(yè)選址問(wèn)題的重要性和復(fù)雜性，論文討論了影響企業(yè)選址的因素，并提出了一種GIS輔助下的企業(yè)選址三階段算法：第一階段，在GIS平臺(tái)上針對(duì)生態(tài)敏感區(qū)/點(diǎn)對(duì)生態(tài)工業(yè)園區(qū)企業(yè)的禁止或不適宜選址區(qū)域進(jìn)行分析，得到允許企業(yè)選址的區(qū)域；第二階段，利用重心法對(duì)企業(yè)物質(zhì)集成進(jìn)行產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)分析，從而獲得企業(yè)可能的若干位置點(diǎn)，然后再由它們與上述允許企業(yè)選址區(qū)域的位置關(guān)系，得到若干可能的選址區(qū)域；第三階段，利用GIS的最短路徑分析功能，計(jì)算各位置點(diǎn)與園區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施之間的距離，得到最佳點(diǎn)所在的區(qū)域即為企業(yè)的擬選地址。最后，以南通經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)農(nóng)藥工業(yè)園某新入園企業(yè)選址為例，對(duì)提出的選址算法進(jìn)行了實(shí)證分析。

生態(tài)工業(yè)園；企業(yè)選址；產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)分析；GIS

近年來(lái)，隨著生態(tài)工業(yè)園的快速發(fā)展，一個(gè)普遍的問(wèn)題日漸凸顯：盡管有規(guī)劃建設(shè)方案，但卻缺乏技術(shù)手段支撐規(guī)劃的順利實(shí)施，尤其在對(duì)新入園企業(yè)如何選址方面表現(xiàn)得更為明顯。

同一般企業(yè)選址一樣，工業(yè)園區(qū)企業(yè)的選址是投資性決策，其重要性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般的經(jīng)營(yíng)性決策。企業(yè)作為園區(qū)的組成個(gè)體，一方面要嚴(yán)格遵從園區(qū)整體規(guī)劃以及環(huán)境政策的指導(dǎo)進(jìn)行合理布局，另一方面其選址布局對(duì)后期整個(gè)生態(tài)工業(yè)園能否順利運(yùn)行將起著很大的作用。而傳統(tǒng)的選址決策方法卻有著其固有的不足，目前絕大多數(shù)的研究工作針對(duì)的是特定的應(yīng)用模型和特定的分析問(wèn)題[1，2]，而很少?gòu)拇x址企業(yè)本身的特點(diǎn)出發(fā)去系統(tǒng)、全面地探索其選址空間決策支持系統(tǒng)的建立方法和過(guò)程[3]，利用圖像信息的較少[4，5]。因此，利用科學(xué)的模型和有效的分析工具對(duì)生態(tài)工業(yè)園入園企業(yè)進(jìn)行選址分析就很有必要了。

論文在GIS平臺(tái)上，通過(guò)綜合分析生態(tài)工業(yè)園影響企業(yè)選址的因素，提出了一種用于解決企業(yè)選址的三階段算法，從而為生態(tài)工業(yè)園新入園企業(yè)的科學(xué)選址提供依據(jù)。

1　影響生態(tài)工業(yè)園企業(yè)選址的因素分析

一般企業(yè)選址的影響因素主要有經(jīng)濟(jì)、政治、社會(huì)以及自然因素等，而對(duì)于處于一個(gè)特定園區(qū)的企業(yè)來(lái)說(shuō)，還要遵從園區(qū)整體規(guī)劃以及環(huán)境政策指導(dǎo)來(lái)進(jìn)行合理布局。在文獻(xiàn)分析[6～10]以及考慮企業(yè)選址實(shí)際的前提下，論文考慮了如下影響因素。

1.1生態(tài)環(huán)境敏感區(qū)/點(diǎn)

主要從生態(tài)環(huán)境敏感區(qū)/點(diǎn)的角度，對(duì)禁止或不適宜企業(yè)選址區(qū)域進(jìn)行篩除分析。禁止或不適宜選址區(qū)域包括對(duì)生態(tài)環(huán)境、區(qū)域土地利用規(guī)劃以及對(duì)企業(yè)的環(huán)境條件、運(yùn)營(yíng)經(jīng)濟(jì)條件等具有影響的區(qū)域。

論文主要從生境(生物生存環(huán)境)、土地、水、氣、聲5個(gè)角度來(lái)劃分。其中，對(duì)于生境、土地環(huán)境敏感區(qū)[11]是從其本身特性來(lái)確定，而對(duì)于水、氣、聲環(huán)境敏感區(qū)則是針對(duì)受到其污染影響的對(duì)象而定。

1.2產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)

產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)是影響園區(qū)企業(yè)間能否在物質(zhì)和能量的使用上形成類(lèi)似于自然生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)鏈或食物鏈，從而實(shí)現(xiàn)物質(zhì)與能量的封閉循環(huán)和廢物最少化[12，13]的關(guān)鍵因素。一般情況下，在規(guī)劃建設(shè)期經(jīng)過(guò)入園篩選，企業(yè)的類(lèi)別、規(guī)模都是擬定的，此時(shí)其位置的確定就成為整個(gè)產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)能否順利運(yùn)行的關(guān)鍵，而其中物質(zhì)集成的便捷程度是比較現(xiàn)實(shí)、可操作的因素。

1.3基礎(chǔ)設(shè)施

生態(tài)工業(yè)園中的企業(yè)通過(guò)共享基礎(chǔ)設(shè)施，可以更進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)園區(qū)在經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境方面的協(xié)調(diào)發(fā)展。綜合考慮園區(qū)的規(guī)劃建設(shè)及企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)成本，論文考慮了供水管網(wǎng)、排水管網(wǎng)、供熱管網(wǎng)和固廢處理廠在選址方面的影響。

2　基于GIS的生態(tài)工業(yè)園企業(yè)選址方法研究

為解決生態(tài)工業(yè)園區(qū)新入園企業(yè)選址問(wèn)題，論文針對(duì)上述影響因子，提出了一種GIS輔助下的用于解決企業(yè)選址的三階段算法，詳見(jiàn)圖1。

2.1第一階段——禁止或不適宜選址區(qū)域分析

前述5類(lèi)生態(tài)敏感區(qū)的產(chǎn)生方式及其在GIS實(shí)現(xiàn)的困難程度不同，論文采用了兩種處理方式。對(duì)于生境、土地環(huán)境敏感區(qū)，由于其與GIS地類(lèi)編碼不一致，因此可根據(jù)相應(yīng)規(guī)定在系統(tǒng)中直接提供具體范圍；對(duì)于大氣、水、聲環(huán)境敏感區(qū)/點(diǎn)，則主要針對(duì)受其污染的影響對(duì)象來(lái)設(shè)置緩沖區(qū)。

其中，對(duì)于大氣環(huán)境敏感區(qū)/點(diǎn)，采用污染系數(shù)因子[14]來(lái)考慮當(dāng)?shù)匚廴疚镔|(zhì)在風(fēng)向、風(fēng)頻和風(fēng)速的作用下對(duì)其的影響，由此確定緩沖距離。某一方向的污染系數(shù)較大，表明該方向的下風(fēng)向越易受到污染，那么相應(yīng)敏感區(qū)/點(diǎn)上風(fēng)向的緩沖區(qū)范圍應(yīng)較大。而污染系數(shù)最小的方位，則賦予衛(wèi)生防護(hù)距離值。

對(duì)于水環(huán)境敏感區(qū)/點(diǎn)，緩沖區(qū)域主要針對(duì)其相應(yīng)的陸域范圍來(lái)設(shè)定，以達(dá)到保護(hù)水質(zhì)的目的。根據(jù)水環(huán)境敏感區(qū)/點(diǎn)的類(lèi)型、等級(jí)的不同，選擇不同的緩沖帶形狀與數(shù)值。

對(duì)于聲環(huán)境敏感區(qū)/點(diǎn)，主要針對(duì)受到機(jī)械、紡織、輕工企業(yè)噪聲污染的居民點(diǎn)而設(shè)置不同的緩沖距離。

通過(guò)分析禁止或不適宜選址區(qū)域，再結(jié)合土地利用現(xiàn)狀圖及企業(yè)用地需求，得到允許企業(yè)選址的區(qū)域。

2.2第二階段——產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)分析

在企業(yè)選址決策中，首先要使企業(yè)間能夠形成產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)從而使產(chǎn)品、工業(yè)剩余物(包括可直接或稍加處理即可使用的副產(chǎn)品或廢物)得到最大利用，其次則是如何調(diào)配物質(zhì)使得經(jīng)濟(jì)效益最大化。由于物質(zhì)的運(yùn)輸費(fèi)用占成本的絕大部分，并且運(yùn)輸費(fèi)用與企業(yè)間的距離成正比，因此問(wèn)題就轉(zhuǎn)化為在產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)中尋找與已知上下游企業(yè)距離最小的點(diǎn)時(shí)，求最優(yōu)解的問(wèn)題。

2.2.1針對(duì)產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)分析的重心法

設(shè)待選址企業(yè)為w，其接受上游企業(yè)產(chǎn)生的工業(yè)剩余物pm(m=1，2，……，表示p的種類(lèi))，并向下游企業(yè)排放工業(yè)剩余物qn(n=1，2，……，表示q的種類(lèi))，關(guān)系如圖2所示。

設(shè)待選址企業(yè)w接受第i個(gè)上游企業(yè)的第m種工業(yè)剩余物p(或者排放給第i個(gè)下游企業(yè)的第n種工業(yè)剩余物q)的量為ai，運(yùn)費(fèi)率為ki，si為上游企業(yè)到待選址企業(yè)w(或待選址企業(yè)w到下游企業(yè))間的距離。則以待選址企業(yè)w為中心的運(yùn)輸成本為：

圖1　解決生態(tài)工業(yè)園區(qū)企業(yè)選址的三階段算法Fig.1　Three- stage algorithm to solve the site selection problem of a new enterprise in the EIP

圖2　企業(yè)間產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)示意Fig.2　Sketch map of the industrial symbiosis network between enterprises

Fi=ai×ki×si

(1)

(2)

為使以待選址企業(yè)w為中心的運(yùn)輸成本最低，即要使：

(3)

式中：(x0，y0)——待選址企業(yè)w的初始坐標(biāo)；

(xi，yi)——第i個(gè)上游企業(yè)(或下游企業(yè))的坐標(biāo)；

對(duì)總運(yùn)輸費(fèi)用式(3)求偏導(dǎo)，得待選企業(yè)位置的坐標(biāo)值(xs，ys)為：

(4)

2.2.2GIS平臺(tái)上選址模型的建立

(1)產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)的形成

產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)的匹配原則見(jiàn)圖3。

圖3　匹配示意Fig.3　Match map of the materials, products and technical remainders between enterprises

如：在待選址企業(yè)中輸入所需原材料的名稱(chēng)及數(shù)量，隨后在現(xiàn)有企業(yè)的產(chǎn)品及工業(yè)剩余物中尋找。以原料分組，顯示提供該原料的企業(yè)名稱(chēng)、原料的數(shù)量、運(yùn)輸費(fèi)率、價(jià)格等屬性，作為用戶(hù)選擇的依據(jù)。如果一家或多家企業(yè)能夠足額提供，那么用戶(hù)選擇其中一家；如果有多家組合能夠足額提供，那么用戶(hù)可以選擇多家，在額度累計(jì)超過(guò)所需額度時(shí)停止選擇。最終被選中的企業(yè)，就成為待選址企業(yè)的上游企業(yè)。下游企業(yè)同理。

(2)產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)參與重心法的計(jì)算

2.3第三階段——基礎(chǔ)設(shè)施分析

利用GIS最短路徑分析功能，計(jì)算若干企業(yè)地址候選點(diǎn)與園區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施之間的距離。對(duì)企業(yè)i，根據(jù)(5)式進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，從而找出最優(yōu)點(diǎn)。

(5)

其中：Zi—企業(yè)i與各基礎(chǔ)設(shè)施最短距離的總評(píng)值；

dj—企業(yè)i與基礎(chǔ)設(shè)施j之間的距離；

ωj—基礎(chǔ)設(shè)施j對(duì)企業(yè)i的重要程度權(quán)值；

n—基礎(chǔ)設(shè)施總數(shù)。

對(duì)于企業(yè)與供熱、供水、排水管網(wǎng)等基礎(chǔ)設(shè)施之間的距離，主要考慮企業(yè)距離其主干管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的最短距離。若管網(wǎng)無(wú)等級(jí)區(qū)分，則管網(wǎng)的任何節(jié)點(diǎn)都可作為待選址企業(yè)的接入點(diǎn)；若管網(wǎng)有等級(jí)區(qū)分，則要依據(jù)企業(yè)的不同需求選擇合適的節(jié)點(diǎn)，然后再計(jì)算該節(jié)點(diǎn)與待選址企業(yè)位置點(diǎn)之間的距離。對(duì)于企業(yè)與固廢處理廠之間的距離，則主要考慮在實(shí)際路網(wǎng)上企業(yè)與其之間的最短距離。

此時(shí)可得到最佳位置點(diǎn)，其所在區(qū)域即為企業(yè)的擬選地址。

3　方法應(yīng)用及分析

以南通經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)農(nóng)藥工業(yè)園為研究對(duì)象，采用上述方法對(duì)某新入園企業(yè)進(jìn)行選址分析。

3.1影響因素分析

通過(guò)參考相關(guān)資料、解譯遙感圖、實(shí)地調(diào)研以及專(zhuān)家咨詢(xún)，篩選出該園區(qū)企業(yè)選址所涉及的生態(tài)敏感區(qū)，如下表所示。

表　生態(tài)敏感區(qū)

3.2系統(tǒng)建立

以GIS為平臺(tái)，建立生態(tài)工業(yè)園企業(yè)選址空間數(shù)據(jù)庫(kù)。主要包括企業(yè)基本信息、園區(qū)基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)數(shù)據(jù)等。選址模型與GIS的集成方案見(jiàn)圖4。

3.3系統(tǒng)應(yīng)用

選址過(guò)程如下：圖5藍(lán)色區(qū)域?yàn)榻?jīng)過(guò)禁止或不適宜選址區(qū)域分析得到的允許企業(yè)選址區(qū)域；由針對(duì)產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)的重心法計(jì)算得到若干可能的選址區(qū)域，如圖6所示；最后由基礎(chǔ)設(shè)施最短路徑分析得到企業(yè)的擬選地址，如圖7藍(lán)色區(qū)域。

圖4　生態(tài)工業(yè)園企業(yè)選址模型與GIS的集成方案Fig.4　Enterprise site selection model in EIPs and GIS integration scheme

圖5　第一階段選址結(jié)果Fig.5 The site selection map at the first stage

圖6　第二階段選址結(jié)果Fig.6 The site selection map at the second stage

圖7　第三階段選址結(jié)果Fig.7 The site selection map at the third stage

4　結(jié)　論

影響生態(tài)工業(yè)園新入園企業(yè)選址的因素主要有園區(qū)生態(tài)環(huán)境敏感區(qū)/點(diǎn)、上下游企業(yè)間產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)的鏈接、園區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等。

論文所提出的基于GIS平臺(tái)的企業(yè)選址三階段算法，企業(yè)可選址的區(qū)域是逐步縮小的。其中，禁止或不適宜選址區(qū)域分析模型充分考慮了新建企業(yè)對(duì)園區(qū)周?chē)鷳B(tài)環(huán)境敏感區(qū)/點(diǎn)的影響，從而篩選出允許企業(yè)選址的區(qū)域；在借鑒傳統(tǒng)重心法而構(gòu)建的針對(duì)產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)的企業(yè)選址模型，則是從企業(yè)物質(zhì)集成角度考慮了上下游企業(yè)間的產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)鏈接狀況，從而獲得企業(yè)可能的若干位置點(diǎn)，然后再由它們與上述允許企業(yè)選址區(qū)域的位置關(guān)系，得到若干可能的選址區(qū)域；而最短路徑模型則是考慮了園區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施對(duì)企業(yè)的影響，在候選點(diǎn)中篩選出最優(yōu)點(diǎn)，該點(diǎn)所在區(qū)域即為企業(yè)的擬選選址。實(shí)例表明，該三階段算法能夠很好地解決生態(tài)工業(yè)園新入園企業(yè)的選址問(wèn)題。

另外，由于目前利用GIS技術(shù)對(duì)生態(tài)工業(yè)園企業(yè)選址進(jìn)行研究的案例還不多，因此，如何根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的影響因素、如何構(gòu)建具有針對(duì)性的模型、如何在現(xiàn)有技術(shù)條件下最大限度地發(fā)揮GIS在工業(yè)園企業(yè)選址中的實(shí)際作用，仍然是今后值得深入研究的問(wèn)題。

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Research on Site Selection of Enterprises in EIPs Based on GIS Platform

ZHANG Jing1, QIAN Yu2

(1.TaihuMonitoringCenterinJiangsuProvince,Nanjing210036,China;2.SchooloftheEnvironment,NanjingUniversity,Nanjing210093,China)

The issue of site selection of newly entered enterprises in EIPs is important and complicated. This paper discussed the factors that influenced the enterprise site selection and put forward a three-stage algorithm based on GIS. At the first stage, the ecological sensitive areas or spots were identified as the inhibitory or inappropriate regions, obtaining permitted areas. Then gravity method was used to calculate the mass integration and analyze the industrial symbiosis network situation, so candidate proper points were selected. According to the relationship between the points and the permitted areas, some possible areas were selected. At the third stage, shortest-path algorithm was adopted to analyze the distance between infrastructures in the EIP and candidate points, the optimal points was determined to be the final site of the new enterprise. At last, a new enterprise in the Pesticide Ecological Industrial Park of Nantong economic and technological development zone was taken as an example to verify the proposed site selection algorithm.

Ecological industrial park; enterprise site selection; industrial symbiosis network analysis; GIS

2014-07-07

江蘇省環(huán)境監(jiān)測(cè)基金1022號(hào)。

張靜(1983-)，女，江蘇徐州人，2010年畢業(yè)于南京大學(xué)環(huán)境科學(xué)專(zhuān)業(yè)，碩士研究生，工程師，現(xiàn)從事環(huán)境監(jiān)測(cè)、環(huán)境管理工作。

X171

A

1001-3644(2015)01-0059-06