GIS在农村生活垃圾收集点选址中的应用

刘 敏，铁柏清，彭茂林

（1.湖南农业大学 资源环境学院，湖南 长沙 410128）

GIS在农村生活垃圾收集点选址中的应用

刘 敏1，铁柏清1，彭茂林1

（1.湖南农业大学 资源环境学院，湖南 长沙 410128）

综合考虑人口密度、居民点、道路、地类4个影响因子，利用ArcGIS平台的空间分析方法，对东坪镇生活垃圾收集点进行优化选址，为垃圾收集池建设寻找最优区位。结果表明，将GIS引入垃圾收集点空间布局规划具有一定可行性，可提高选址的科学性和效率，为农村生活垃圾收集与运输提供新思路。

GIS；生活垃圾；收集；选址

相对城市而言，农村人口密度相对较小，居民点布局分散，加上交通条件的限制，使得生活垃圾收集难度较大，农村生活垃圾的收集与处理一直是一个被人们忽视的问题。

地理信息系统作为一种地学空间信息分析系统，在计算机软、硬件系统的支持下，可以对空间中跟地理分布相关的数据及其关系进行采集、运算、分析、显示、储存、管理。国内外基于GIS选址主要应用于超市、商业中心、垃圾填埋场、分散式污水处理厂等方面[1-6]，也有以村为单位布置少量垃圾收集点的研究[7]，大多数是研究在一定地理空间内选择少量符合要求的选址点。

1 研究区概况

安化县东坪镇位于安化县城（111°2'E～111°23'E，28°16'N～28°32'N），有37个村庄、6个社区及一个茶园示范场。2010年末，东坪镇47 668户，总人口20.62 万人，按每人每天产生生活垃圾0.8 kg计算，每天共产生生活垃圾165.01 t。

调查显示，农村生活垃圾主要分为可降解垃圾（厨余垃圾为主）、可回收垃圾（废纸、废弃金属、废弃电池、废弃塑料、玻璃）、其他垃圾3大类，其中可降解垃圾的比重较大。家庭生活垃圾的主要处理与处置方式为露天分散堆集、家庭堆沤池、简易焚烧等，部分村及社区存在严重环境问题，除东坪镇所在的4大社区外，几乎没有垃圾收集处理措施。

2 研究方法

2.1 选址原则

1）保证垃圾收集点覆盖率；

2）垃圾投放方便；

3）交通便捷，便于清运；

4）不造成二次污染。

2.2 影响选址的主要因素

1）人口数量及其分布状况。生活垃圾产生量与人口数量呈现一定线性关系。假设人口在各行政村均匀分布，根据各村人口数量和行政村面积计算人口密度。人口密度越大的区域垃圾收集点设置的服务半径越小，人口稀少的行政村也设置相应间隔距离的垃圾收集点保证垃圾收集点覆盖率，提高垃圾收集效率。

2）居民点分布。生活垃圾收集与处理本是一件利民的事情，不应给居民原本的生活造成负担。考虑到垃圾投放方便，垃圾收集点选址于村庄及其周围一定范围内。

3）交通状况。考虑到垃圾清运问题，选定的垃圾收集点要求沿道路分布在路旁一定范围内。

4）地类。垃圾收集点一旦投入使用，会对周围环境造成一定影响，垃圾收集池的建设对地质也有一定的要求。在二调地类图斑中，对水库、自然水域、坑塘沟渠、农林用地等不适宜建设垃圾收集点的地类予以排除，预防造成二次环境污染。

2.3 分析方法

本次选用ArcGIS10.0作为分析平台，基于人口密度、居民点、道路、地类4个影响因子，对所获取的数据进行空间分析，优化垃圾收集点分布位置。

1）缓冲区分析。缓冲区分析是指在选址过程中，按照一定的距离条件对某类地类建立不同半径的缓冲区，作为选址的约束条件。

2）叠加分析。矢量数据的叠加分析主要是对具有相同坐标系的不同要素类的属性进行连接、运算。通过叠加分析中的空间连接和擦除工具分别对要素类和表进行属性附值、创建要素。

3）空间统计。在预选址过程中，通过计算其几何中心、要素转换，分组统计识别人口分布的地理中心。

4）邻域分析。邻域分析是通过搜索空间位置中与其邻近的要素，并对其进行分析和输出的一种分析方法。在选址过程中，通过近邻分析寻找最近的适宜选址区作为选址点。

3 选址优化分析过程

安化县东坪镇图形文件来自二调数据库，按属性选择导出行政区划图（村界）、居民点分布图、道路分布图、地类图斑作为专题图层，部分相关属性通过计算几何、Excel统计表导入方式生成。东坪镇行政区划图以村（社区）为单位，把整个行政区划图分为41个分析区域（东坪镇所在的资江、黄合、建设、民主4个社区合为一个分析区域，以下简称东坪镇建成区）。数据分析如图1。

图 1 数据分析流程图

1）适宜选址区分析。分析数据图层：道路、地类图斑、居民点。分析工具：缓冲区、相交、擦除、筛选。考虑到垃圾收集问题，选址点必须位于居民居住区周围一定范围内；考虑到垃圾清运要求，选址点必须位于公路周围一定范围内；本着保护水资源、预防二次污染、保护耕地的原则，对水库水面、河流水面、坑塘水面等水域及其周围一定范围，水工建筑用地，内陆滩涂、港口码头用地，水田、旱地、水浇地等农林用地，在分析过程中予以排除；此外，对公路路面、风景名胜及特殊用地等不适宜的地类予以剔除，考虑到垃圾收集点的建设需要一定的地域面积，在排除不适宜地类后还需剔除小面积的零碎图斑。各要素缓冲半径[8-10]见表1，适宜选址区分布见图2。

2）创建分组网格。根据东坪镇人口及居民点分布规律，将全镇居民点分为高度聚集区、中度聚集区和分散区3个等级[11]（见表2），按照垃圾收集点的服务半径随着人口密度的增大而减少的原则，根据垃圾收集点选址点数量估算和服务半径[12-14]、居民点分散或聚集程度综合考虑，以行政区界线为模板范围，将空间划分为不同大小的单元格，消除零碎图斑，得到东坪镇居民点分组网格，如图3。

表1 要素缓冲半径表/m

图 2 适宜选址区

表 2 分级基本信息统计表

图3 东坪镇居民点分组网格

3）区域分析。居民点（面）要素转点，将居民点点状图层连接到网格图层，输出居民点_SpatialJoin，利用表格显示分区几何统计工具，对居民点_SpatialJoin进行分区统计，区域字段选择JOIN_FID，输出表ZonalGe_shp。

4）邻域分析。将输出表ZonalGe_shp 的XY数据添加到图层，导出数据作为目标要素，邻近要素为适宜选址区，生成近邻表，从近邻表添加坐标数据，生成东坪镇垃圾收集点选址点图，如图4。

图4 垃圾收集点选址点

4 结果与评价

对选址点情况进行统计（见表3）可知，从数量上分析，总数量比按户计算取整计算得到的垃圾收集点数量（771个）低1.16%，比按户计算四舍五入得到的垃圾收集点数量（797个）低4.59%。按居民点人口分布情况进行分析，高聚集区、中度聚集区选址点数量比按户计算有显著减少，分散区居民点垃圾收集点数量较按户计算有明显的增加。居民点分散区垃圾收集点数量增加的原因在于人口分布稀疏，而每个垃圾收集点的服务面积有限。从覆盖率分析，高聚集区在以80～100 m的服务半径建立的缓冲区域内对覆盖率提升的作用较100～120 m大，分别上升了3.73%和2.12%，主要是因为高聚集区内居民点本身集中。高聚集区内较小的服务半径形成的缓冲区不能覆盖的区域集中分布在东坪镇建成区北部的居民点，原因是居民点离道路距离相对较远，导致居民点附近没有适宜的选址区域。中度聚集区和分散区不能覆盖的居民点主要是零星分布的分散居民点。

垃圾收集点是垃圾收集系统的重要组成部分，其分布位置和数量直接影响到垃圾收集的效果和运输成本。由此可见，利用GIS空间分析方法对基础数据进行分析，计算得到垃圾收集点选址位置和数量，不仅可以避开不适宜建设地类，满足居民生活垃圾投放和清运的需求，而且减少了垃圾收集点建设数量，降低了建设成本。这种分析方法速度快，投入低，可以实现数据的同步更新和管理，对于提高农村环境卫生质量有一定的意义。

表3 选址点数量和覆盖率统计

[1] 李娜，丛日凤. 浅谈宁安市农村垃圾污染现状与防治对策[J].环境科学与管理，2009(7):10-13

[2] 刘春英.新农村建设中垃圾污染防治对策[J].广东农业科学，2009(11):154-156

[3] 李岫军，徐效波.基于GIS的超市选址研究与实现[J].城市勘测，2011(2):43-45

[4] 王航，胡巍巍.改进的粒子群算法在商业网点选址中的应用[J].地理空间信息，2012,10(3):136-138

[5] 戴晓爱，李丽.GIS与模糊综合评判方法在垃圾填埋场选址中的应用[J].测绘科学，2011,36(5):128-130

[6] Deepa K, Krishnaveni M. Suitable Site Selection of Decentralised Treatment Plants Using Multicriteria Approach in GIS[J]. Journal of Geographic Information System, 2012, 4(3): 254-260

[7] 孙兴滨，王志国，刘丽娜，等.基于GIS的农村生活垃圾收集布点方法研究[J].哈乐滨商业大学学报:自然科学版，2013,29(2):167-170

[8] 罗震东，张京祥，韦江绿. 城乡统筹的空间路径——基本公共服务设施均等化发展研究[M]. 南京:东南大学出版社，2012

[9] 葛美玲，封志明.中国人口分布的密度分级与重心曲线特征分析[J].地理学报，2009,64(2):202-210

[10] CJJ 179-2012.生活垃圾收集站技术规程[S].

[11] CJJ 27-2005.城镇环境卫生设施设置标准[S].

[12] GB 50445-2008.村庄整治技术规范[S].

P208

B

1672-4623（2015）01-0105-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2015.01.035

刘敏，硕士，主要研究方向为环境规划与管理。

2014-02-24。

项目来源：湖南省农村环境综合整治资助项目（12147）。