基于GIS的哈弗模型

1、文檔可能無法思考全面，請(qǐng)瀏覽后下載! 對(duì)哈夫模型確定腹地的優(yōu)劣勢主要通過研究中國東北主要城市的腹地摘要：本案例通過分析基于地理信息系統(tǒng)用哈夫模型確定中國東北城市的腹地的案例，來得出哈夫模型與鄰域法的異同，兩種方法都很直觀，但哈夫模型比鄰域法在分析腹地時(shí)考慮的更加全面，涉及到的因素也就更多。所以在哈夫模型中需要實(shí)地調(diào)查的數(shù)據(jù)量就比較大。但在實(shí)際中應(yīng)用哈夫模型確定的腹地顯得更為合理。由此得到哈夫模型在確定腹地方面的優(yōu)勢與不足的方面。關(guān)鍵詞：GIS；哈夫模型；鄰域法；確定腹地；優(yōu)劣勢1 城市腹地與哈夫模型城市腹地一般指與某城市地理位置接近，或與某城市具有密切經(jīng)濟(jì)聯(lián)系而作為原材料、產(chǎn)品供應(yīng)基地或重要銷

2、售市場的地區(qū)。城市的形成和發(fā)展要受腹地的自然資源和社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件的影響和制約，而腹地的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展，也離不開城市在經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等方面的幫助和支援。即一個(gè)城市的腹地是與該城市聯(lián)系最緊密的區(qū)域。本文主要應(yīng)用哈夫模型來確定中國東北主要城市的腹地。哈夫概率模型基本法則依然是應(yīng)用萬有引力原理。哈夫模型最先應(yīng)用于商場，百貨商店的劃定范圍。它提出了購物場所各種條件對(duì)消費(fèi)者的引力和消費(fèi)者去購物場所感覺到的各種阻力決定了商圈規(guī)模大小的規(guī)律。哈夫模型區(qū)別于其他模型的不同在于模型中考慮到了各種條件產(chǎn)生的概率情況。哈夫模型的論點(diǎn)：商店商圈規(guī)模大小與購物場所對(duì)消費(fèi)者的吸引力成正比，與消費(fèi)者去消費(fèi)場所感覺的時(shí)間距離阻力成反

3、比。商店購物場所各種因素的吸引力越大，則該商店的商圈規(guī)模也就大；消費(fèi)者從出發(fā)地到該商業(yè)場所的時(shí)間越長，則該商店商圈的規(guī)模也就越小。腹地的劃分在城鎮(zhèn)體系或區(qū)域規(guī)劃中起重要作用，合理的腹地劃分可以讓資源得到合理分配，有利于國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展。本案例主要是基于ArcGIS軟件對(duì)中國東北主要城市的腹地進(jìn)行劃分。2 研究方法2.1 數(shù)據(jù)采集與處理本文選用包含中國東北地區(qū)203個(gè)縣的多邊形文件、中國東北地區(qū)四大中心城市的點(diǎn)文件、中國東北區(qū)鐵路網(wǎng)絡(luò)的線文件。以上文件均來自基于GIS的數(shù)量方法與應(yīng)用一書的光盤。本案例用1990年人口普查的非農(nóng)人口數(shù)(popu-nonfarm)作為城市規(guī)模的指標(biāo)且作為哈夫模型中的吸引

4、力。2.2 本案例用的兩種基本方法2.2.1鄰域法圖1 中國東北四大城市的鄰域區(qū)鄰域分析是通過空間點(diǎn)周圍的鄰點(diǎn)，或某特定位置及方向范圍內(nèi)的某種性質(zhì)的鄰點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行分析的一種方法。這種分析方法涉及數(shù)據(jù)及其鄰點(diǎn)之間相互關(guān)系。本案例用鐵路旅程來確定臨域區(qū)，即用每個(gè)縣中心點(diǎn)到四大中心城市的最小距離來確定主要城市的腹地。簡單地說就是先從一個(gè)縣中心點(diǎn)出發(fā)，搜索到四大中心城市中距離最近的城市，然后將這個(gè)搜索過程應(yīng)用到所有的縣，最后所有到某個(gè)中心城市最近的縣組成一個(gè)鄰域區(qū)。本案例中鄰域法用的不是歐式距離，歐氏距離即是兩點(diǎn)之間的直線距離。鄰域法認(rèn)為消費(fèi)者購物時(shí)只考慮通行距離（或通行時(shí)間），從而某個(gè)商店服務(wù)區(qū)內(nèi)的

5、消費(fèi)者到該商店的距離比到其他商店的距離都要近。所以用鐵路旅程確定的鄰域區(qū)考慮的是交通因素對(duì)腹地劃分的影響，而不是兩點(diǎn)之間的直線距離。圖 1 為用鄰近法作出的城市腹地。2.2.2哈夫模型 哈夫概率模型基本法則依然是引用萬有引力原理。其最初是用來確定商店的吸引范圍，后來經(jīng)過地理學(xué)家以及城市與區(qū)域規(guī)劃的工作者逐步發(fā)展，從而引起國內(nèi)外的廣泛關(guān)注。哈夫模型區(qū)別于其他模型的不同在于模型中考慮到了各種條件產(chǎn)生的概率情況。其計(jì)算公式如下： 公式（1）圖2 用哈夫模型劃分的中國東北四大城市的腹地這里Pij為消費(fèi)者i選擇商店j的概率，Uj和Uk分別是選擇商店j和k的效用，k是所有可能的選擇（k = 1, 2, .

6、, n）。S為商店規(guī)模，d為距離， > 0是距離摩擦系數(shù)，通常稱為勢能，表示商店j對(duì)位于i的消費(fèi)者的需求影響。所以在例中所得到的城市腹地實(shí)相符重疊的，若要得到城市腹地的邊界，那則由那些縣城受的該城市影響最大的縣城所組成。3 基于哈夫模型中國東北主要城市的腹地劃分3.1 哈夫模型最初的應(yīng)用哈夫模型最先應(yīng)用于劃分多家商店的服務(wù)區(qū)，哈夫從消費(fèi)者的立場出發(fā)，認(rèn)為消費(fèi)者前往某一商業(yè)設(shè)施發(fā)生消費(fèi)的概率，取決于該商業(yè)設(shè)施的營業(yè)面積、規(guī)模實(shí)力和時(shí)間三個(gè)主要要素。商業(yè)設(shè)施的營業(yè)面積大小反映了該商店商品的豐富性，商業(yè)設(shè)施的規(guī)模實(shí)力反映了該商店的品牌質(zhì)量、促銷活動(dòng)和信譽(yù)等，從居住地到該商業(yè)設(shè)施的時(shí)間長短反映了

7、顧客到目的地的方便性。同時(shí)，哈夫模型中還考慮到不同地區(qū)商業(yè)設(shè)備、不同性質(zhì)商品的利用概率。3.2 哈夫模型在本例當(dāng)中的應(yīng)用由公式（1），分子通常稱為勢能，表示商店j對(duì)位于i的消費(fèi)者的影響。我們可以輕松的看出某地的勢能大小與商店的吸引力是成正比的。而與商店和消費(fèi)者間的距離成反比。繼而聯(lián)想到在本例中，我們要找的主要城市的腹地，就相當(dāng)于商店的吸引力。且在本例中對(duì)于給定的i縣，公式(1）中的分母對(duì)任何城市j都是一樣的。所以我們只需要確定具有最高勢能的城市即可，即是找出對(duì)每一個(gè)縣影響最大的城市。那么所有縣的集合便是該中心城市的影響范圍。這可以很容易的用ArcGIS來實(shí)現(xiàn)。4 結(jié)果分析4.1 哈夫模型與鄰域

8、法確定腹地的異同表1 中國東北四大城市的腹地 由圖1和圖2相比得到的直觀結(jié)果如下表中心城市非農(nóng)人口數(shù)縣的個(gè)數(shù)鄰域法哈夫模型大連166112777沈陽30548687272長春21923203224哈爾濱299092192100由兩圖相比得知沈陽和大連的腹地沒變。但是哈夫模型中的哈爾濱的腹地比鄰域法中多，而長春的腹地比鄰域法中的少。結(jié)合鄰域法與哈夫模型所考慮的因素看來。在鄰域法中考慮的是鐵路距離，在圖中明顯可以看出哈爾濱中多出的那幾個(gè)省到長春比到哈爾濱的鐵路距離要近得多。而在哈夫模型中考慮的不僅僅是交通距離，還有吸引力和交通摩擦系數(shù)。就哈爾濱域長春的經(jīng)濟(jì)發(fā)展看。哈爾濱的城市規(guī)模較大，經(jīng)濟(jì)體系比較

9、發(fā)達(dá)。所以其哈弗模型的吸引力就大一些。這就凸顯了哈夫模型的最大特點(diǎn)是更接近于實(shí)際，它綜合考慮人口、距離、時(shí)間、吸引力等多種因素。從劃分商圈服務(wù)區(qū)中看，哈夫模型不僅是從經(jīng)驗(yàn)推導(dǎo)出來的，而且表達(dá)了消費(fèi)者空間行為理論的抽象化。考慮了所有潛在購物區(qū)域或期待的消費(fèi)者數(shù)，這個(gè)模型考慮了營業(yè)網(wǎng)點(diǎn)的面積，顧客的購物時(shí)間，顧客對(duì)距離的敏感程度，經(jīng)統(tǒng)計(jì)可得出消費(fèi)者對(duì)不同距離到目標(biāo)店購物的概率。這樣計(jì)算出來的結(jié)果就不是簡單的邊界了，而是一個(gè)連續(xù)的概率曲面。4.2 哈夫模型的局限性在本案例中勢能的計(jì)算公式為potent = popu_nonfarm/RoadDist2，由公式勢能與非農(nóng)業(yè)人口和距離有關(guān)。那即是若農(nóng)業(yè)人

10、口相等，且距離也相等的兩個(gè)城市的勢能就相等，具有相同的吸引力，這未免有些武斷。如若要完善的哈夫模型，則需要考慮很多變量來測量吸引力。且公式（1）中的交通摩擦系數(shù)也很難度量，這就減弱了哈夫模型的準(zhǔn)確性。由于值隨時(shí)而變、因地而異，最好是根據(jù)實(shí)際的研究區(qū)而定。同時(shí)哈夫的各個(gè)參數(shù)和具體情況不相適應(yīng)，不同地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況和消費(fèi)文化各有不同，這就使得各地區(qū)的參數(shù)差異較大，難以正確反映實(shí)際情況 。若每個(gè)地區(qū)都做實(shí)地調(diào)查這得花費(fèi)相當(dāng)多的時(shí)間和金錢。另外，對(duì)于各值的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)也將直接影響該模型的計(jì)算精度。參考文獻(xiàn)1 基于GIS的數(shù)量方法與應(yīng)用/（美）王法輝著;姜世國,滕駿華譯.-北京:商務(wù)印書版出版社,2009.2 基于哈夫模型的易逝性高科技產(chǎn)品衰退期定價(jià)研究,宋紹峰,李博著.四川大學(xué)3 吳小丁,哈夫模型與城市商圈結(jié)構(gòu)分析方法.財(cái)貿(mào)經(jīng)濟(jì),2001,3;71-73.4基于哈夫修正模型再修正的城市商圈區(qū)位模型.吳忠