张　静，钱　瑜

(1.江苏省太湖水质监测中心站，南京　210036；2.南京大学环境学院，南京　210093)

· 生态环境 ·

基于GIS的生态工业园入园企业选址研究

张静1，钱瑜2

(1.江苏省太湖水质监测中心站，南京210036；2.南京大学环境学院，南京210093)

针对生态工业园新入园企业选址问题的重要性和复杂性，论文讨论了影响企业选址的因素，并提出了一种GIS辅助下的企业选址三阶段算法：第一阶段，在GIS平台上针对生态敏感区/点对生态工业园区企业的禁止或不适宜选址区域进行分析，得到允许企业选址的区域；第二阶段，利用重心法对企业物质集成进行产业共生网络分析，从而获得企业可能的若干位置点，然后再由它们与上述允许企业选址区域的位置关系，得到若干可能的选址区域；第三阶段，利用GIS的最短路径分析功能，计算各位置点与园区基础设施之间的距离，得到最佳点所在的区域即为企业的拟选地址。最后，以南通经济技术开发区农药工业园某新入园企业选址为例，对提出的选址算法进行了实证分析。

生态工业园；企业选址；产业共生网络分析；GIS

近年来，随着生态工业园的快速发展，一个普遍的问题日渐凸显：尽管有规划建设方案，但却缺乏技术手段支撑规划的顺利实施，尤其在对新入园企业如何选址方面表现得更为明显。

同一般企业选址一样，工业园区企业的选址是投资性决策，其重要性远远高于一般的经营性决策。企业作为园区的组成个体，一方面要严格遵从园区整体规划以及环境政策的指导进行合理布局，另一方面其选址布局对后期整个生态工业园能否顺利运行将起着很大的作用。而传统的选址决策方法却有着其固有的不足，目前绝大多数的研究工作针对的是特定的应用模型和特定的分析问题[1，2]，而很少从待选址企业本身的特点出发去系统、全面地探索其选址空间决策支持系统的建立方法和过程[3]，利用图像信息的较少[4，5]。因此，利用科学的模型和有效的分析工具对生态工业园入园企业进行选址分析就很有必要了。

论文在GIS平台上，通过综合分析生态工业园影响企业选址的因素，提出了一种用于解决企业选址的三阶段算法，从而为生态工业园新入园企业的科学选址提供依据。

1　影响生态工业园企业选址的因素分析

一般企业选址的影响因素主要有经济、政治、社会以及自然因素等，而对于处于一个特定园区的企业来说，还要遵从园区整体规划以及环境政策指导来进行合理布局。在文献分析[6～10]以及考虑企业选址实际的前提下，论文考虑了如下影响因素。

1.1生态环境敏感区/点

主要从生态环境敏感区/点的角度，对禁止或不适宜企业选址区域进行筛除分析。禁止或不适宜选址区域包括对生态环境、区域土地利用规划以及对企业的环境条件、运营经济条件等具有影响的区域。

论文主要从生境(生物生存环境)、土地、水、气、声5个角度来划分。其中，对于生境、土地环境敏感区[11]是从其本身特性来确定，而对于水、气、声环境敏感区则是针对受到其污染影响的对象而定。

1.2产业共生网络

产业共生网络是影响园区企业间能否在物质和能量的使用上形成类似于自然生态系统的生态链或食物链，从而实现物质与能量的封闭循环和废物最少化[12，13]的关键因素。一般情况下，在规划建设期经过入园筛选，企业的类别、规模都是拟定的，此时其位置的确定就成为整个产业共生网络能否顺利运行的关键，而其中物质集成的便捷程度是比较现实、可操作的因素。

1.3基础设施

生态工业园中的企业通过共享基础设施，可以更进一步实现园区在经济效益和环境方面的协调发展。综合考虑园区的规划建设及企业的生产运营成本，论文考虑了供水管网、排水管网、供热管网和固废处理厂在选址方面的影响。

2　基于GIS的生态工业园企业选址方法研究

为解决生态工业园区新入园企业选址问题，论文针对上述影响因子，提出了一种GIS辅助下的用于解决企业选址的三阶段算法，详见图1。

2.1第一阶段——禁止或不适宜选址区域分析

前述5类生态敏感区的产生方式及其在GIS实现的困难程度不同，论文采用了两种处理方式。对于生境、土地环境敏感区，由于其与GIS地类编码不一致，因此可根据相应规定在系统中直接提供具体范围；对于大气、水、声环境敏感区/点，则主要针对受其污染的影响对象来设置缓冲区。

其中，对于大气环境敏感区/点，采用污染系数因子[14]来考虑当地污染物质在风向、风频和风速的作用下对其的影响，由此确定缓冲距离。某一方向的污染系数较大，表明该方向的下风向越易受到污染，那么相应敏感区/点上风向的缓冲区范围应较大。而污染系数最小的方位，则赋予卫生防护距离值。

对于水环境敏感区/点，缓冲区域主要针对其相应的陆域范围来设定，以达到保护水质的目的。根据水环境敏感区/点的类型、等级的不同，选择不同的缓冲带形状与数值。

对于声环境敏感区/点，主要针对受到机械、纺织、轻工企业噪声污染的居民点而设置不同的缓冲距离。

通过分析禁止或不适宜选址区域，再结合土地利用现状图及企业用地需求，得到允许企业选址的区域。

2.2第二阶段——产业共生网络分析

在企业选址决策中，首先要使企业间能够形成产业共生网络从而使产品、工业剩余物(包括可直接或稍加处理即可使用的副产品或废物)得到最大利用，其次则是如何调配物质使得经济效益最大化。由于物质的运输费用占成本的绝大部分，并且运输费用与企业间的距离成正比，因此问题就转化为在产业共生网络中寻找与已知上下游企业距离最小的点时，求最优解的问题。

2.2.1针对产业共生网络分析的重心法

设待选址企业为w，其接受上游企业产生的工业剩余物pm(m=1，2，……，表示p的种类)，并向下游企业排放工业剩余物qn(n=1，2，……，表示q的种类)，关系如图2所示。

设待选址企业w接受第i个上游企业的第m种工业剩余物p(或者排放给第i个下游企业的第n种工业剩余物q)的量为ai，运费率为ki，si为上游企业到待选址企业w(或待选址企业w到下游企业)间的距离。则以待选址企业w为中心的运输成本为：

图1　解决生态工业园区企业选址的三阶段算法Fig.1　Three- stage algorithm to solve the site selection problem of a new enterprise in the EIP

图2　企业间产业共生网络示意Fig.2　Sketch map of the industrial symbiosis network between enterprises

Fi=ai×ki×si

(1)

(2)

为使以待选址企业w为中心的运输成本最低，即要使：

(3)

式中：(x0，y0)——待选址企业w的初始坐标；

(xi，yi)——第i个上游企业(或下游企业)的坐标；

对总运输费用式(3)求偏导，得待选企业位置的坐标值(xs，ys)为：

(4)

2.2.2GIS平台上选址模型的建立

(1)产业共生网络的形成

产业共生网络的匹配原则见图3。

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

如：在待选址企业中输入所需原材料的名称及数量，随后在现有企业的产品及工业剩余物中寻找。以原料分组，显示提供该原料的企业名称、原料的数量、运输费率、价格等属性，作为用户选择的依据。如果一家或多家企业能够足额提供，那么用户选择其中一家；如果有多家组合能够足额提供，那么用户可以选择多家，在额度累计超过所需额度时停止选择。最终被选中的企业，就成为待选址企业的上游企业。下游企业同理。

(2)产业共生网络参与重心法的计算

2.3第三阶段——基础设施分析

利用GIS最短路径分析功能，计算若干企业地址候选点与园区基础设施之间的距离。对企业i，根据(5)式进行综合评价，从而找出最优点。

(5)

其中：Zi—企业i与各基础设施最短距离的总评值；

dj—企业i与基础设施j之间的距离；

ωj—基础设施j对企业i的重要程度权值；

n—基础设施总数。

对于企业与供热、供水、排水管网等基础设施之间的距离，主要考虑企业距离其主干管网节点的最短距离。若管网无等级区分，则管网的任何节点都可作为待选址企业的接入点；若管网有等级区分，则要依据企业的不同需求选择合适的节点，然后再计算该节点与待选址企业位置点之间的距离。对于企业与固废处理厂之间的距离，则主要考虑在实际路网上企业与其之间的最短距离。

此时可得到最佳位置点，其所在区域即为企业的拟选地址。

3　方法应用及分析

以南通经济技术开发区农药工业园为研究对象，采用上述方法对某新入园企业进行选址分析。

3.1影响因素分析

通过参考相关资料、解译遥感图、实地调研以及专家咨询，筛选出该园区企业选址所涉及的生态敏感区，如下表所示。

表　生态敏感区

3.2系统建立

以GIS为平台，建立生态工业园企业选址空间数据库。主要包括企业基本信息、园区基础地理数据、基础设施建设数据等。选址模型与GIS的集成方案见图4。

3.3系统应用

选址过程如下：图5蓝色区域为经过禁止或不适宜选址区域分析得到的允许企业选址区域；由针对产业共生网络的重心法计算得到若干可能的选址区域，如图6所示；最后由基础设施最短路径分析得到企业的拟选地址，如图7蓝色区域。

图4　生态工业园企业选址模型与GIS的集成方案Fig.4　Enterprise site selection model in EIPs and GIS integration scheme

图5　第一阶段选址结果Fig.5 The site selection map at the first stage

图6　第二阶段选址结果Fig.6 The site selection map at the second stage

图7　第三阶段选址结果Fig.7 The site selection map at the third stage

4　结　论

影响生态工业园新入园企业选址的因素主要有园区生态环境敏感区/点、上下游企业间产业共生网络的链接、园区的基础设施建设等。

论文所提出的基于GIS平台的企业选址三阶段算法，企业可选址的区域是逐步缩小的。其中，禁止或不适宜选址区域分析模型充分考虑了新建企业对园区周围生态环境敏感区/点的影响，从而筛选出允许企业选址的区域；在借鉴传统重心法而构建的针对产业共生网络的企业选址模型，则是从企业物质集成角度考虑了上下游企业间的产业共生网络链接状况，从而获得企业可能的若干位置点，然后再由它们与上述允许企业选址区域的位置关系，得到若干可能的选址区域；而最短路径模型则是考虑了园区基础设施对企业的影响，在候选点中筛选出最优点，该点所在区域即为企业的拟选选址。实例表明，该三阶段算法能够很好地解决生态工业园新入园企业的选址问题。

另外，由于目前利用GIS技术对生态工业园企业选址进行研究的案例还不多，因此，如何根据实际情况选择合适的影响因素、如何构建具有针对性的模型、如何在现有技术条件下最大限度地发挥GIS在工业园企业选址中的实际作用，仍然是今后值得深入研究的问题。

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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

江苏省环境监测基金1022号。

张静(1983-)，女，江苏徐州人，2010年毕业于南京大学环境科学专业，硕士研究生，工程师，现从事环境监测、环境管理工作。

X171

A

1001-3644(2015)01-0059-06