胡　紅，賴鑫生

(上饒師范學(xué)院 數(shù)學(xué)與計算機(jī)科學(xué)學(xué)院，江西 上饒 334001)

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基于ArcGIS和Python集成開發(fā)可達(dá)性分析工具的研究

胡紅，賴鑫生

(上饒師范學(xué)院 數(shù)學(xué)與計算機(jī)科學(xué)學(xué)院，江西 上饒 334001)

為降低可達(dá)性度量的實現(xiàn)難度，彌補(bǔ)現(xiàn)有GIS軟件沒有集成可達(dá)性分析模型或方法的不足，在詳盡分析有關(guān)模型或方法與GIS集成研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，提出以改進(jìn)潛能模型作度量模型，按GIS內(nèi)部集成方式，使用面向ArcGIS 10的Python腳本編程技術(shù)集成開發(fā)可達(dá)性分析工具的設(shè)想，對可達(dá)性潛能模型分析原理、工具開發(fā)環(huán)境配置、使用數(shù)據(jù)的預(yù)處理要求、工具的具體設(shè)計流程和實現(xiàn)方法等作了詳細(xì)敘述。最后以評價某市小學(xué)教育資源空間布局合理性為例，闡述工具在實際應(yīng)用中應(yīng)采取的使用方法和流程，實例評價結(jié)果驗證工具開發(fā)的有效性。

ArcGIS；Python；集成開發(fā)；可達(dá)性分析工具；潛能模型

可達(dá)性(accessibility)一詞現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于城市公共設(shè)施服務(wù)評價、城市規(guī)劃合理性分析以及同城化研究與比較[1]等多個方面，其被廣泛采用的定義為：可達(dá)性是人們以某種方式克服空間阻力到達(dá)目標(biāo)地的能力值、難易值，或是人們在一定空間范圍內(nèi)可獲得的資源數(shù)量[2-4]。而用于可達(dá)性度量的模型和方法的主要分類有：基于GIS空間統(tǒng)計與分析的統(tǒng)計指標(biāo)法(如比例法[5])、出行成本法(如最小鄰近距離法、費用加權(quán)距離法[6]、網(wǎng)絡(luò)分析法等)、機(jī)會累積法(如等值線法[7]、移動或兩步移動搜尋法[8-9]等)、空間相互作用法(如潛能或改進(jìn)潛能模型法[10]、胡弗模型法[11]、核心密度法[4]等)、時間地理學(xué)法[12]以及基于矩陣或空間句法的拓?fù)浞╗13]等。劉長富，彭菁，宋正娜等對這些模型和方法的優(yōu)缺點作了充分的比較和分析，認(rèn)為實際應(yīng)用中選用何種模型或方法取決于設(shè)施種類、研究區(qū)域或單元的大小，不能簡單認(rèn)為模型或方法的表達(dá)式、計算式越復(fù)雜越好[2,4,5]。

許多學(xué)者近年來偏向使用GIS技術(shù)進(jìn)行可達(dá)性研究。然而，由于可達(dá)性相關(guān)研究所涉及的地理空間及一般屬性數(shù)據(jù)量普遍較大、處理流程復(fù)雜，且現(xiàn)有GIS軟件沒有集成可達(dá)性度量的相關(guān)模型和方法，因此，現(xiàn)實工作中可達(dá)性度量的實現(xiàn)難度較大。學(xué)者往往需要把多種工具組合在一起，人工干預(yù)每一項操作、人工管理繁雜的原始資料和過渡性數(shù)據(jù)。

模型或方法與GIS集成既可以發(fā)揮GIS在空間數(shù)據(jù)管理與分析方面的優(yōu)勢,也可以發(fā)揮模型或方法在各專業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用分析的優(yōu)勢[14]，降低模型或方法的實際應(yīng)用難度。但迄今為止，除紀(jì)亞洲[15]等人利用ArcGIS ModelBuilder建模方法集成應(yīng)用自定義城市綠地空間可達(dá)性評價分析模型外,有關(guān)這一方面的直接研究并不多見。由此，本文擬以GIS集成開發(fā)思想為指導(dǎo)，利用面向ArcGIS的Python腳本編程技術(shù)[16]集成開發(fā)基于ArcGIS和潛能模型的可達(dá)性分析工具，并在實際事例中應(yīng)用和驗證這一工具的有效性，以期能降低可達(dá)性度量的實現(xiàn)難度，彌補(bǔ)現(xiàn)有GIS軟件沒有集成可達(dá)性分析模型或方法的不足，進(jìn)一步推動可達(dá)性在相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用。

1　模型或方法與GIS集成的研究現(xiàn)狀

不少學(xué)者已對常見應(yīng)用評價、模擬或預(yù)測模型與GIS的集成和應(yīng)用作了大量研究，如：張瑜等借助GIS與數(shù)學(xué)模型集成技術(shù)，研究分析了區(qū)域耕地的有效磷富集狀況及生態(tài)風(fēng)險空間分異特征[17]；位佳等借助 GIS 與烤煙產(chǎn)值最佳估測模型集成技術(shù)，開展了福建煙區(qū)烤煙產(chǎn)值分區(qū)的研究[18]；張建新等利用ArcGIS ModelBuilder設(shè)計了自動處理影像數(shù)據(jù)的方法和模型，使用模型與GIS集成的方法擴(kuò)展了ArcGIS 軟件在影像數(shù)據(jù)處理方面的功能[19]；戴慧等利用ArcEngine組件開發(fā)技術(shù)集成14 個國土生態(tài)安全定量評價模型，研發(fā)了一個通用性強(qiáng)的國土生態(tài)安全評價系統(tǒng)[20]；向詩劍等以一種松耦合的、基于矢量的集成方式探索了一種集成ABM與GIS分析新能源汽車擴(kuò)散的實現(xiàn)方法[21]；黃國如等實現(xiàn)了城市雨洪模型SWMM與ArcGIS的集成[22]；張攀攀等實現(xiàn)了大氣環(huán)境模型與GIS的緊密集成[23]；黃宏勝以完全集成方式實現(xiàn)了資源環(huán)境模型和GIS的集成應(yīng)用[24]。

上述研究顯示，學(xué)者對模型或方法與GIS集成的研究主要聚焦在模型或方法與GIS軟件或組件的集成應(yīng)用(如文獻(xiàn)[17-18])和集成開發(fā)(如文獻(xiàn)[15,19-24])的技術(shù)與方法的研究，集成形式主要有3種：①GIS系統(tǒng)與模型或方法應(yīng)用系統(tǒng)間的松散集成(如文獻(xiàn)[17-18,21-22])；②GIS組件與模型或方法應(yīng)用系統(tǒng)間的緊密集成(如文獻(xiàn)[20,23])；③模型以拓展模塊形式在GIS環(huán)境中無縫友好的完全集成(如文獻(xiàn)[15,19,24])。

比較而言，上述①、②兩種集成形式由于能獲得統(tǒng)一的用戶界面及操作，且在實現(xiàn)方式上有GIS組件或系統(tǒng)本身提供的有力支持(如簡潔而完備的腳本語言、自帶建模工具以及組件對象本身屬性和方法的應(yīng)用)，因而更能降低模型或方法在各專業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的具體實現(xiàn)難度，所以與此相關(guān)的設(shè)計與實現(xiàn)技術(shù),如GIS組件集成開發(fā)技術(shù)、Model Builder空間分析建模技術(shù)、面向ArcGIS的Python腳本編程技術(shù)等即成為當(dāng)前模型或方法與GIS集成應(yīng)用研究的主要方向。

2　可達(dá)性潛能模型分析工具的開發(fā)實踐

鑒于上述分析，本文簡要介紹按GIS內(nèi)部集成方式、使用面向ArcGIS的Python腳本編程技術(shù)集成開發(fā)可達(dá)性潛能模型分析工具的理論依據(jù)、技術(shù)方法和實現(xiàn)流程，以促進(jìn)學(xué)者將其它相關(guān)模型或方法與GIS集成，提高可達(dá)性及GIS在各專業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用程度。

2.1 可達(dá)性潛能模型分析原理

潛能模型作為可達(dá)性度量模型是區(qū)域經(jīng)濟(jì)學(xué)、地理學(xué)借鑒物理萬有引力定律研究社會、 經(jīng)濟(jì)空間相互作用的成果。潛能模型提出至今，得到了國內(nèi)外學(xué)者積極應(yīng)用和改進(jìn)。本文以Guagliardo[25]、鄭朝洪[26]、宋正娜[5]等人提及的改進(jìn)潛能模型為工具度量可達(dá)性的方法，其計算表達(dá)式表示如下：

(1)

2.2工具開發(fā)環(huán)境的配置

Python是Guido van Rossum于1991年推出的一種功能強(qiáng)大的面向?qū)ο蟮拈_源編程語言，具有簡單易學(xué)、不受局限、跨平臺使用等諸多優(yōu)點，因此，從ArcGIS 10開始，Python被ESRI進(jìn)一步整合到ArcGIS 10的用戶界面，成為用戶進(jìn)行地理處理工作流的首選腳本語言。而Arcpy是ESRI在ArcGIS 10中推出Python站點包，其中包含有91個函數(shù)、37個類、5個模塊。利用Python和Arcpy用戶能訪問ArcGIS中所有獲得許可的函數(shù)和功能模塊，編寫出完備的應(yīng)用程序(不僅僅是腳本語言角色)，將不同組件或?qū)ο蟆罢澈稀痹谝黄?，開發(fā)出和ArcGIS中其他常規(guī)工具一樣使用的用戶自定義工具、拓展ArcGIS在各專業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用，使用戶能高效而快捷地實現(xiàn)地理處理任務(wù)的自動化。

雖然工具功能代碼文件可以利用常用文本編輯器及ArcGIS 10自帶的Python集成開發(fā)環(huán)境IDLE(又稱Python Shell)創(chuàng)建和編輯，但是PythonWin是一個比IDLE更便于開發(fā)、更適于在Windows平臺上穩(wěn)定使用的優(yōu)秀編輯器，它具有代碼折疊、代碼提示、語法著色、監(jiān)視、交互式調(diào)試、錯誤提示等能讓程序員盡可能清晰、快捷地瀏覽、高效地輸入和修改代碼的功能和優(yōu)點。因此，本文選用Win7+ArcGIS 10.2+PythonWin 2.7.3作為可達(dá)性潛能模型分析工具開發(fā)的環(huán)境配置，并在ArcGIS Geoprocessing Options中將PythonWin設(shè)為默認(rèn)的腳本工具編輯器和調(diào)試程序以方便代碼編輯和運(yùn)行調(diào)試。

2.3工具使用數(shù)據(jù)及預(yù)處理要求

使用數(shù)據(jù)按要求進(jìn)行預(yù)處理是工具正常運(yùn)行的重要保障。本工具正常運(yùn)行需用戶先行在需求點、設(shè)施點圖層的屬性數(shù)據(jù)表中分別設(shè)置有指代需求點可達(dá)性影響因素(與式(1)中Pk對應(yīng))和設(shè)施點本身吸引力(與式(1)中Mj對應(yīng))的字段，而后再利用ArcGIS OD成本矩陣(Origin-Destination cost matrix，源點—目的地成本矩陣)分析功能生成各需求點(源點)到所有設(shè)施點(目的地)的OD成本矩陣分析圖層(以下簡稱“OD分析層”)。圖1展示了需求點、設(shè)施點兩圖層屬性數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)具體設(shè)計要求，其中”Pop”、”MJ”兩字段分別與式(1)中的Pk和Mj對應(yīng)，OD分析層的”Total_長度”字段則與式(1)中的D對應(yīng)。

圖1　需求點、設(shè)施點、OD分析層的屬性數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)

2.4基于ArcGIS和Python實現(xiàn)工具分析功能的方法

工具詳細(xì)設(shè)計流程為：①利用PythonWin編寫實現(xiàn)工具功能的Python程序代碼，并將它保存成后綴為.py的文件；②在ArcGIS系列軟件ArcMap的Catalog中找到“我的工具箱”結(jié)點，右鍵單擊新建一工具箱，用于存放即將創(chuàng)建的新工具；③右鍵單擊新建工具箱，通過腳本添加向?qū)г谝来螐棾龅?個對話框中分別完成以下a、b、c 3項工作：

a.設(shè)置腳本工具的名稱、標(biāo)簽、描述和樣式表。

b.指定工具的功能代碼文件，即上述①中的.py文件。

c.設(shè)置腳本工具參數(shù)(包括參數(shù)顯示名稱、數(shù)據(jù)類型、默認(rèn)值及方向等)。

本設(shè)計將工具樣式表文本框設(shè)置為空，這樣工具就獲得了和ArcToolBox中所有工具一樣的界面樣式，具體可見圖2。

圖2　工具運(yùn)行界面

表1是本工具各參數(shù)的詳細(xì)設(shè)計信息。用戶通過圖2所示界面提交的參數(shù)主要通過Arcpy的GetParameter、GetParameterAsText函數(shù)傳遞給程序變量。

表1　工具參數(shù)設(shè)計信息

工具主要功能是在用戶給定的出行摩擦系數(shù)下通過Python語言和Arcpy站點包按改進(jìn)潛能模型計算式(如式(1)所示)快速計算出所有設(shè)施點的可達(dá)性值，具體實現(xiàn)方法如下：

1)導(dǎo)入arcpy、sys、os模塊，接收用戶輸入?yún)?shù)，利用python語言的isdigit函數(shù)判斷用戶輸入的出行摩擦系數(shù)B是否為整數(shù)，如是整數(shù)則取VBFld值為“V”+B ，否則為“V”+B.replace(“.”,“_”)，而后利用python調(diào)用arcpy的AddField_management函數(shù)為OD分析層添加名為VBFld值的字段。

2)運(yùn)用同樣方法為設(shè)施點圖層、需求點圖層、OD分析層的屬性數(shù)據(jù)表添加名為VjBFld、AiBFld、ABFld值的字段。

3)使用Python自定義函數(shù)ConShp(ODAnaLyr,joinField1,ConShp,joinField2,joinName,exp,calFld)連接OD分析層和需求點層，計算每個需求點服務(wù)需求給相應(yīng)設(shè)施點可達(dá)性造成影響的影響分量，分量值寫入OD分析層屬性數(shù)據(jù)表的VBFld字段。

4)使用Python自定義函數(shù)js_aivj(fc,fld,r1,r2)計算每個設(shè)施點受所有需求點影響的總和，和值寫入設(shè)施點圖層屬性數(shù)據(jù)表的VjBFld字段。

5)使用Python自定義函數(shù)ConShp(ODAnaLyr,joinField1,ConShp,joinField2,joinName,exp,calFld)連接OD分析層和設(shè)施點層，計算每個需求點至相應(yīng)設(shè)施點的可達(dá)性分量，分量值寫入OD分析層屬性數(shù)據(jù)表的ABFld字段。

6)使用Python自定義函數(shù)js_aivj(fc,fld,r1,r2)計算每個需求點至相應(yīng)設(shè)施點的可達(dá)性和，和值寫入設(shè)施點圖層屬性數(shù)據(jù)表的AiBFld字段。

7)利用arcpy.TableToExcel_conversion()將設(shè)施點圖層、需求點圖層、OD分析層的屬性數(shù)據(jù)表分別導(dǎo)出生成Excel數(shù)據(jù)表格文件。

實現(xiàn)以上功能的關(guān)鍵在于如何使用Python語言和Arcpy站點包編制ConShp()、js_aivj()兩個函數(shù)。以下是這兩個函數(shù)的關(guān)鍵代碼：

def ConShp(ODAnaLyr,joinField1,ConShp,joinField2, joinName,exp,calFld):

……

arcpy.MakeFeatureLayer_management (ODAnaLyr,templayer) #根據(jù)輸入要素類創(chuàng)建臨時圖層

arcpy.AddJoin_management(templayer,joinField1,ConShp,joinField2) #圖層連接

arcpy.CalculateField_management (templayer,calFld,exp,“PYTHON”) #為圖層計算字段值，exp為計算表達(dá)式

…… #移除連接等等

def js_aivj(fc,fld,r1,r2):

count = int(arcpy.GetCount_management(fc).get

Output(0)) # 返回要素類中包含的要素數(shù)

…… #初始化avitems列表,元素個數(shù)count+1

with arcpy.da.SearchCursor(ODAnaLyr,[r1,r2]) as cursor:#遍歷行對象提取字段值，累加r2字段值至相應(yīng)列表元素

for row in cursor:

avitems[row[0]]=avitems[row[0]]+row[1]

#創(chuàng)建一個用于更新要素類屬性行的游標(biāo)

cursor=arcpy.UpdateCursor(fc,″″,″″,″″,″Id″)

row=cursor.next()

i=1

while row:

row.setValue(fld,avitems[i]) #行對象賦字段值

cursor.updateRow(row) #更新、保持行對象

row=cursor.next()

i=i+1

3　應(yīng)用實例

為驗證工具的有效性，特將上述開發(fā)的可達(dá)性潛能模型分析工具應(yīng)用于江西上饒中心城區(qū)小學(xué)教育資源空間布局合理性評價實例。以下簡要說明這一實例應(yīng)用的背景、過程、方法和結(jié)果。

3.1應(yīng)用背景

上饒市位于江西省東北部，東聯(lián)浙江，北接安徽，南挺福建，其中心城區(qū)計劃到2020年規(guī)劃建設(shè)用地規(guī)模達(dá)75.3 km2(約占城區(qū)總面積的50%)，道路主干網(wǎng)將發(fā)展成為“六橫九縱”的結(jié)構(gòu)，水南、三江、站前、帶湖、老城、新城等6個片區(qū)間至少有兩條主干道相連。伴隨這種空前發(fā)展的態(tài)勢，近10年來城區(qū)范圍內(nèi)新建樓盤達(dá)49座之多。不容置疑，倍受關(guān)注的城區(qū)小學(xué)教育資源可達(dá)性及其受人口規(guī)模影響的情況會隨著城區(qū)居住人口數(shù)量與空間分布結(jié)構(gòu)的變化發(fā)生較大改變。由此，本文利用上述自制的可達(dá)性潛能模型分析工具對該區(qū)現(xiàn)有小學(xué)教育資源的相關(guān)指標(biāo)作了如下分析和預(yù)測，以向相關(guān)規(guī)劃和管理部門提供決策參考。

3.2應(yīng)用數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

基于2.3提及的工具使用數(shù)據(jù)預(yù)處理要求，本應(yīng)用在數(shù)據(jù)準(zhǔn)備階段所做的主要工作如下：

1)收集城區(qū)用地規(guī)劃電子地圖(2007-2020)、城區(qū)旅游電子地圖(2013-09)，利用ArcMap 10.2、ArcCatalog 10.2從收集到的電子地圖中提取生成表示城區(qū)17所小學(xué)、114個居民點、城區(qū)道路網(wǎng)絡(luò)、行政區(qū)劃等的矢量空間圖層。

2)為降低評價工作復(fù)雜度，本文以學(xué)校師資數(shù)量的多少確定學(xué)校服務(wù)吸引力的大小(具體見表2)，并在上述矢量圖層的屬性數(shù)據(jù)表中錄入各地理對象的一般屬性信息數(shù)據(jù)，如：學(xué)校名稱、師資數(shù)量、服務(wù)吸引力、片區(qū)歸屬、居民點名稱、人口數(shù)量及道路名稱等。

表2　學(xué)校服務(wù)吸引力大小

3)根據(jù)《中小學(xué)校設(shè)計規(guī)范GB50099-2011》提及的“城鎮(zhèn)完全小學(xué)的服務(wù)半徑宜為500 m”及“小學(xué)生上學(xué)時間控制在步行10 min左右”建議要求及實際情況考慮，本文假定小學(xué)生上學(xué)的最大行程分別為750 m，創(chuàng)建道路網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集，然后分別以居民點為源點、學(xué)校為目標(biāo)點，利用ArcGIS網(wǎng)絡(luò)分析模塊中的OD成本分析功能求解各居民點到限定范圍內(nèi)(即750 m，下同)所有學(xué)校的最小成本(以距離衡量)矩陣，生成相應(yīng)的OD成本矩陣分析層。

3.3應(yīng)用方法及結(jié)果數(shù)據(jù)的分析和結(jié)論

3.3.1應(yīng)用方法及結(jié)果數(shù)據(jù)的獲取

在圖2所示的工具對話框中依次輸入假定的出行摩擦系數(shù)β和OD分析層、居民點圖層、學(xué)校分布點層及分析結(jié)果的存放路徑，點擊“確定”按鈕，即可由工具自動運(yùn)行指定的Python腳本程序在10～20 s內(nèi)快速求解出各居民點至限定范圍內(nèi)所有學(xué)校的可達(dá)性值。

為使計算結(jié)果符合客觀實際，本研究分別假定出行摩擦系數(shù)值β為1，1.5，2，依次利用本工具求解假定出行摩擦系數(shù)下各學(xué)校受周邊人口規(guī)模影響的程度和各居民點居民就學(xué)的可達(dá)性值，而后通過計算方差及與實際調(diào)研相對比的方法分析已取得的3個值組，最終認(rèn)定β取1.5時其相應(yīng)值組最符合當(dāng)初的實地考察情況。表3為β取1.5時中心城區(qū)各小學(xué)受周邊人口規(guī)模影響的程度值，其分級符號渲染效果如圖3所示。

表3　各小學(xué)受周邊人口規(guī)模影響的程度值

圖3　各小學(xué)受周邊人口規(guī)模影響的分級符號渲染

表4是β取1.5時各居民點居民就讀小學(xué)的可達(dá)性值表。

3.3.2結(jié)果數(shù)據(jù)分析與結(jié)論

統(tǒng)計表4數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，城區(qū)114個居民點中僅36個居民點至限定范圍內(nèi)所有小學(xué)的可達(dá)性高于平均水平，占整體的31.6%；不在任何小學(xué)服務(wù)范圍的居民點數(shù)多達(dá)51個，占整體的44.7%。

為進(jìn)一步了解城區(qū)小學(xué)服務(wù)狀況，本文根據(jù)已采樣的114個居民點可達(dá)性對全區(qū)各地可達(dá)性進(jìn)行析取克里格(Disjunctive Kriging)插值預(yù)測和分級渲染，得到如圖4所示的效果圖。

表4　各居民點居民就讀小學(xué)的可達(dá)性

注：限于篇幅，可達(dá)性為0的居民點并未列出，在此以…表示

將圖4所示的析取克里格插值預(yù)測圖層與城市分區(qū)圖層疊加相交，統(tǒng)計分區(qū)內(nèi)各層次可達(dá)性的占地面積可以發(fā)現(xiàn)：站前片區(qū)絕大部分區(qū)域就讀可達(dá)性較低，新城區(qū)次之；相反，水南片區(qū)、老城區(qū)就讀可達(dá)性普遍較高，而三江片區(qū)就讀可達(dá)性一般。具體詳情可見表5。

綜而言之，上饒中心城區(qū)居民就讀小學(xué)的可達(dá)性水平較低，空間布局合理性差，主要表現(xiàn)為：①近半數(shù)居民點不在任何小學(xué)的服務(wù)范圍內(nèi)，這些居民不能與其他居民公平享用城區(qū)小學(xué)教育資源。②城北、城西南、城東南就讀可達(dá)性最低。③城市中部雖集中有大部分小學(xué)，但有的學(xué)校受人口影響過重(如表2所示的十三小、十二小、實驗小學(xué))，有的學(xué)校服務(wù)吸引力過低(如表2所示的八小、九小、七小)，其就讀可達(dá)性一般。該研究結(jié)論與實際調(diào)研所掌握的情況基本一致，符合可達(dá)性潛能模型分析原理，表明了某設(shè)施可達(dá)性受供需雙方空間距離及自身引力等因素影響的實質(zhì)。

圖4　全區(qū)各地可達(dá)性析取克里格插值預(yù)測圖

表5　分區(qū)內(nèi)各層次可達(dá)性的占地面積及比例

4 　結(jié)束語

本文對有關(guān)應(yīng)用評價、模擬或預(yù)測模型與方法和GIS集成的研究現(xiàn)狀作充分的比較、分析和總結(jié)，并以Win7+ArcGIS 10.2+PythonWin 2.7.3為開發(fā)環(huán)境，利用面向ArcGIS的Python腳本編程技術(shù)集成開發(fā)了可達(dá)性潛能模型分析工具，對工具開發(fā)的理論依據(jù)、技術(shù)方法和實現(xiàn)過程等作了詳細(xì)的介紹，使用該工具對相應(yīng)服務(wù)設(shè)施可達(dá)性及相關(guān)指標(biāo)數(shù)據(jù)的求解僅需15 s左右，解決了因現(xiàn)有GIS軟件沒有集成相關(guān)度量模型或方法而造成的可達(dá)性度量難的問題，大大提高了對服務(wù)設(shè)施可達(dá)性進(jìn)行量算與評價的效率，實例應(yīng)用結(jié)果表明了工具開發(fā)的有效性、正確性。

與其他開發(fā)方式相比，基于ArcGIS和Python語言集成開發(fā)可達(dá)性分析工具的方法具有基于GIS組件和可視化語言獨立開發(fā)系統(tǒng)或功能模塊無法比擬的效率和成本優(yōu)勢，需要的ArcGIS功能可以通過Python語言和Arcpy直接調(diào)用，避免了數(shù)據(jù)在不同軟件間的臨時存儲和中間操作，撇棄了ModelBuilder人機(jī)交互差、無法迭代嵌套對每個要素類中所有元素分別操作[19]的弱點。該研究有利于促進(jìn)有關(guān)模型與GIS在各專業(yè)領(lǐng)域的進(jìn)一步集成應(yīng)用，能為廣大學(xué)者解決其它模型應(yīng)用難的問題提供新的思路。

應(yīng)用實例中，設(shè)施點自身吸引力評價因素單一，未能考慮多種因素對設(shè)施服務(wù)自身吸引力的影響；又由于地圖、人口等影響可達(dá)性評價的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)缺乏、實際勘查難度大等原因，需求點至設(shè)施點的通行路徑、設(shè)施出入口等的采集并不完整。使用者在實際應(yīng)用本工具時如能消除這些不足，可提高評價結(jié)果的滿意度。

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[責(zé)任編輯：劉文霞]

Research on integrated development of an accessibility analysis tool based on ArcGIS and Python

HU Hong, LAI Xinsheng

(College of Mathematics and Computer Science, Shangrao Normal University, Shangrao 334001, China)

In order to reduce the difficulty of accessibility measurement and make up for the shortcomings of existing GIS software not integrated with accessibility analysis model or method, based on a detailed analysis on the present research situation of models or methods and GIS integration, this paper proposes to develop an accessibility potential model analysis tool by using the python scripting for ArcGIS 10 and the GIS internal integration method. And then, it gives an detailed account of the development environment configuration, requirements of data preprocessing, design process and implementation method of this tool. Finally, the practical application method of this tool is described by an example of a spatial layout rationality evaluation on urban primary education resources, and the evaluation results demonstrate the effectiveness of tool development.

ArcGIS; Python; integrated development; accessibility analysis tool; potential model

10.19349/j.cnki.issn1006-7949.2016.11.009

2016-01-21

國家自然科學(xué)基金資助項目(61562071);江西省自然科學(xué)基金項目(20151BAB207020);上饒師范學(xué)院科研基金資助項目(2011001)

胡紅(1980-)，女，講師，碩士.

TP319; P208

A

1006-7949(2016)11-0043-07