基于GIS的黄河水院校园垃圾桶优化配置研究

李建辉，陈 慧

（黄河水利职业技术学院，河南 开封 475004）

0 引言

垃圾桶是一种专门盛放垃圾、废弃物的容器，也是社会文化的一种折射。垃圾桶看似不起眼，但在我们的生活中有着重要的作用。大学校园作为培养高素质人才的基地，必须要有良好的环境。然而，大学校园垃圾随便丢弃的现象却屡见不鲜。出现这一现象的原因之一就是垃圾桶安放位置不合理。因此，需要对垃圾桶进行客观专业的优化配置。本研究旨在完成一个完善校园公共设施配置、提高校园环境质量的校园垃圾桶资源优化配置方案，为营造“亮、绿、净、美”的校园环境，提高师生生活质量提供保障，实现“垃圾不落地，校园更美丽”的目标［1～2］。

1 技术路线

本研究以地理信息系统（GIS）学科中的叠加分析、缓冲区分析、距离栅格分析等原理为基础，结合校园现有垃圾桶的摆放，力争做到垃圾桶的调整最小、数量最少、覆盖面积最广。其总体技术路线如图1所示。

2 数据收集与处理

2．1 校园地理空间数据获取与处理

以黄河水院分布平面图为底图，数字地形图为参考，在SuperMap GIS中，建立平面直角坐标系。根据得到的坐标值，进行配准，并对配准结果进行屏幕跟踪矢量化，得到校园矢量地图。

2．2 垃圾桶数据获取与处理

利用GPS RTK测量垃圾桶现有分布情况，并将其位置标注到校园矢量地图中，如图2所示。连续7天，每天选择同一时段（垃圾量最多的时间段19：00～21：00）对整个校区的垃圾桶中的垃圾量进行统计，得出一星期内每个垃圾桶垃圾量的平均值。

图2 校园现有垃圾桶分布图Fig.2 Distribution map of the present campus garbage cans

2．3 权重值的计算

根据现有垃圾桶的调查，得出校园内共有垃圾桶4类127个。将得到的每个垃圾桶的垃圾量除以不同类别垃圾桶的桶高，得出每个垃圾桶的平均垃圾量的百分比。运用空间分析中的距离查询，找出各个影响因子（生活区、思源区、活动区、求知区、修能区、道路）一定范围内的垃圾桶的垃圾量百分比，并求出其平均值。平均值越大，对垃圾桶分布的影响越大。

根据各个影响因子对垃圾桶分布影响程度的大小，运用“地理环境辨识模型”从不同的角度和方面出发，构造出判断矩阵 R［3］。

式中：rij表示在某一准则下，要素i与要素j之间的相对重要性。

采用方根法，用公式（1）求出各个影响因子的相对权重，并以此作为空间叠加分析的权重。

经计算得，生活区权重 W1＝0．1872，思源区权重W2＝0．3401， 活动区权重 W3＝0．1102， 求知区权重W4＝0．1677，修能区权重 W5＝0．1179，道路权重 W6＝0．0779。

3 垃圾桶优化配置

3．1 距离栅格分析

在进行栅格分析之前，需要先对栅格分析环境进行设置。在SuperMap GIS中，设置好地理范围、分辨率等参数。生成距离栅格时，设置最大距离参数（不同的影响因子设置不同的“最大距离”）。“最大距离”的设置主要是考虑到影响因子的范围大小，尽可能使分析范围包括“分析环境设置”所能包括的所用范围。

3.2重分级

对得到的距离栅格数据进行重分级。分级时，数据类型统一选择浮点型，级数设置为12，不同的影响因子设置不同的分级间隔，第一级统一设置为0～0．0001。在使用SuperMap GIS进行重分级时，由于影响因子内部也会被赋值，从而影响分析结果，因此多分一级，并将第一级设置成0～0．0001，使重分级得到的结果中影响因子内部的值为0。

同样，由于在距离栅格分析的时候设置的“最大距离”较大，因此影响因子一些区域也是没有分析价值的，50 m之外的全部设置为0。

3．3 栅格代数运算

根据重分级得到的结果以及基础数据准备阶段得到的各个影响因子的相对权重值，进行栅格代数“＋”运算。其运算式为：

［垃圾桶优化配置．生活区重分级］×0．1872＋［垃圾桶优化配置．思源区重分级］×0．3401＋ ［垃圾桶优化配置．活动区重分级］×0．1102＋ ［垃圾桶优化配置．求知区重分级］×0．1677＋ ［垃圾桶优化配置．修能区重分级］×0．1179＋ ［垃圾桶优化配置．道路重分级］×0．0779

3．4 现有垃圾桶摆放点分析

3．4．1 确定密集点

对现有垃圾桶建立一个以10 m为半径的缓冲区。通过空间查询，查询出相交的点，如此便可得到密集点，即多余的点。对于摆放位置不合理的垃圾桶，需要进行调整。

3．4．2 点位调整

用栅格代数运算得到的结果设置范围分段专题地图，以得到垃圾桶摆放的重点区域。根据待调整点和重点区域，在尽量保证最小变动范围的情况下，对垃圾桶位置进行调整，如图3所示。同时，根据得到的重点区域和现有垃圾桶位置数据，对一些垃圾桶相对较少而又比较重要的区域，适当增加垃圾桶，从而得到垃圾桶的优化配置图。

4 结语

在现代化城市建设中，已开始广泛应用GIS技术处理地理空间数据及其有关各种城市信息的管理模式，这种高新技术的应用对现代化城市的总体规划、合理布局、协调发展和科学决策正在起着重要的作用［4~6］。将GIS技术引入到校园垃圾桶优化配置中，使其布局更加高效和科学。为校园垃圾桶配置提供最优配置方案，在校园公共设施布局中起到辅助决策作用。从给出的结果来看，目前校园垃圾桶的设置还是较为合理的，其中不合理处则给出了相应的调整方法，具有较强的可实施性。

图3 校园垃圾桶布局调整图Fig.3 Campus garbage can point adjustment

［1］万德龙．校园内服务设施选址问题的研究与评价建模［D］．南昌:南昌大学，2011．

［2］姜连馥．基于现代工业工程理论的校园设施规划理论与方法研究［D］．天津:天津大学，2004．

［3］白晓燕．新巴尔虎右旗自然资源综合评价［J］．赤峰学院学报:自然科学版，2012（4）:187-188．

［4］杨泽霖．浙江省公共服务设施空间配置与优化策略［D］．杭州:浙江大学，2005．

［5］陈忠暖，阎小培．区位模型在公共设施布局中的应用［J］．经济地理，2006（1）:23-26．

［6］王远飞，张超．GIS和引力多边形在公共设施服务域研究中的应用［J］．经济地理，2005（6）:800-803．