顧及用戶特征的公共設(shè)施空間可達(dá)性分析方法及裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種顧及用戶特征的公共設(shè)施空間可達(dá)性分析方法及裝置，本發(fā)明在移動搜索法空間可達(dá)性分析方法的基礎(chǔ)上，根據(jù)人們對同類公共設(shè)施的不同喜好（程度）和不同交通出行方式，將僅由空間位置約束的研究單元進(jìn)一步劃分為不同特征的人群，進(jìn)而對不同特征人群分別計算對公共設(shè)施的可達(dá)性值，有利于從更多的視角和更深的層次分析公共設(shè)施的空間可達(dá)性問題。在不同人群可達(dá)性的計算過程中，利用調(diào)查和統(tǒng)計的居民到達(dá)公園的出行時間計算和擬合出不同交通出行方式下公園的服務(wù)范圍或人群訪問公園的空間范圍，避免了經(jīng)驗法確定空間范圍帶來的主觀性，從而獲得與現(xiàn)實情況更為接近的公共設(shè)施空間可達(dá)性評價，更加準(zhǔn)確的描述公共設(shè)施空間分布的合理性。
【專利說明】
顧及用戶特征的公共設(shè)施空間可達(dá)性分析方法及裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及測繪科學(xué)與技術(shù)，具體涉及一種空間可達(dá)性分析方法，特別涉及一種 顧及用戶特征的公共設(shè)施空間可達(dá)性分析方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 公共設(shè)施的合理配置是社會公平的重要體現(xiàn)。公共設(shè)施的空間位置和分布，影響 著需求人群訪問這些公共設(shè)施的便利性和公平性。這種便利性可以借助空間可達(dá)性分析方 法進(jìn)行分析?？臻g可達(dá)性分析方法包括：比例法、最短距離法、潛力法等方法。其中，以基于 潛力法的兩步移動搜索法最為常用，該方法不僅僅考慮需求人群和公共設(shè)施鄰近性，還將 人群和公共設(shè)施的交互關(guān)系引入進(jìn)來，以需求人群周圍一定范圍內(nèi)可用的公共設(shè)施的數(shù) 量，作為評價這些設(shè)施空間配置合理性的重要指標(biāo)。這種方法是評價公共設(shè)施空間分布和 配置合理性的重要方法，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、教育及其他公共設(shè)施的等空間分配合理性評 價。評價的結(jié)果可以反映出公共設(shè)施的空間分布情況、過剩及缺少區(qū)域，為評估公共設(shè)施供 求情況、規(guī)劃公共設(shè)施發(fā)展計劃和公共設(shè)施選址等提供決策依據(jù)。
[0003] 兩步移動搜索法的實質(zhì)是計算每個需求點（研究單元)在給定閾值范圍內(nèi)的供需 比，計算一般分為兩步，以計算公園的可達(dá)性為例，數(shù)學(xué)模型如下：第一步，，第二步，，代 表公園j的提供服務(wù)的能力，如公園的面積;為研究單元k對給定公園j的需求，如以該研究 單元的總?cè)丝跀?shù)表示;和分別表示研究單元k和研究單元i與公園j之間的交通距離(時間）， 為交通距離（時間）閾值，即公園的最大服務(wù)范圍或人們訪問公園的最遠(yuǎn)距離。為公園服務(wù) 能力或人們訪問公園能力的距離衰減函數(shù)，數(shù)值范圍在〇~1，表明在最大閾值范圍內(nèi)，隨著 研究單元與公共設(shè)施距離的增加，公共設(shè)施的服務(wù)能力或人群訪問公共設(shè)施的能力的下 降。
[0004] 計算過程如下：第一步計算結(jié)果。是公園j的面積與以j點為中心距離（時間）閾值 (d)為半徑內(nèi)的所有研究單元總?cè)藬?shù)的比例。在考慮研究單元對公園j的需求時，認(rèn)為隨交 通距離(時間）增大，需求將逐漸減小，因而在人口數(shù)上乘以一個0~1之間的小數(shù)，表示需求 的減小。這樣每個公園j都對應(yīng)一個比值。第二步計算結(jié)果。是以研究單元i為中心，交通距 離(時間）閾值(d)半徑范圍內(nèi)的所有公園的之和。考慮供應(yīng)能力隨交通距離(時間）增大而 衰減情況下，方法同第一步，每個需要乘以一個衰減系數(shù)。即為研究單元i對公園的空間可 達(dá)性值，很顯然值越大，可達(dá)性越好。
[0005] 兩步移動搜索法在評價空間可達(dá)性上的應(yīng)用較為成熟，其考慮到供給和需求兩個 方面的交互作用，計算方便，得到了廣泛的應(yīng)用。但該方法在簡化運算的同時也引入與現(xiàn)實 不一致的誤差，包括：（1)將最小研究單元的人群的需求或特征等同化，認(rèn)為他們對于某種 公共設(shè)施具有相同的需求偏好(程度），忽略了他們的差異性，采用一刀切的方式將最小研 究單元的人群作為一個整體對待，只能考察最小研究單元對公共設(shè)施的綜合可達(dá)性值，無 法描述研究單元中不同特征人群對公共設(shè)施的可達(dá)性情況，而對于從而了降低了分析結(jié)果 的分辨率和對現(xiàn)實情況的描述能力。（2)該方法對所有人群采用統(tǒng)一的交通方式，即假定所 有人訪問公共設(shè)施的空間范圍是相同的，而現(xiàn)實情況中交通方式往往多于一種，每種交通 方式克服空間阻隔的效力有所不同，這種忽略交通方式對服務(wù)閾值或訪問能力影響的做 法，降低了公共設(shè)施可達(dá)性結(jié)果的準(zhǔn)確性。（3)該方法描述公共設(shè)施服務(wù)能力隨距離衰減所 使用的衰減函數(shù)及其參數(shù)，多數(shù)是根據(jù)經(jīng)驗主觀判定，缺乏客觀數(shù)據(jù)的支持，從而導(dǎo)致結(jié)果 缺乏說服力。
[0006] 本發(fā)明的目的主要是克服以上三個問題，顧及人群對公共設(shè)施需求特征和交通出 行方式，利用調(diào)查和統(tǒng)計數(shù)據(jù)擬合公共設(shè)施服務(wù)范圍及衰減函數(shù)，提高空間可達(dá)性值的準(zhǔn) 確性，使其計算結(jié)果能夠更好的貼近公共設(shè)施實際的供求情況，為公共設(shè)施的空間配置、規(guī) 劃和選址提供更加準(zhǔn)確的決策依據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明在移動搜索法空間可達(dá)性分析方法的基礎(chǔ)上，根據(jù) 人們對同類公共設(shè)施的不同喜好(程度)和不同交通出行方式，將僅由空間位置約束的研究 研究進(jìn)一步劃分為不同特征的人群，進(jìn)而對不同特征人群分別計算對公共設(shè)施的可達(dá)性 值，有利于從更多的視角和更深的層次分析公共設(shè)施的空間可達(dá)性問題。在不同人群可達(dá) 性的計算過程中，利用調(diào)查和統(tǒng)計的居民到達(dá)公園的出行時間計算和擬合出不同交通出行 方式下公園的服務(wù)范圍或人群訪問公園的空間范圍，避免了經(jīng)驗法確定空間范圍帶來的主 觀性，從而獲得與現(xiàn)實情況更為接近的公共設(shè)施空間可達(dá)性評價，更加準(zhǔn)確的描述公共設(shè) 施空間分布的合理性。
[0008] 本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下：一種顧及用戶特征的公共設(shè)施空間可達(dá)性分析方 法，其方法包括如下步驟： (1)人口數(shù)據(jù)獲?。?1) 通過實地調(diào)查取樣，獲得研究區(qū)域?qū)嶋H訪問公共設(shè)施的人群的特征，以年齡分布情 況為例進(jìn)行說明，如訪問公共設(shè)施的各個年齡段人口的分布頻率，利用聚類方法將訪問特 征相似的人群進(jìn)行歸類； 2) 最小研究單元人口數(shù)據(jù)獲取，通過實地抽樣或查閱人口普查數(shù)據(jù)，獲取研究區(qū)域最 小研究單元各個年齡段人群的分布頻率，并以1)中的歸類為標(biāo)準(zhǔn)，計算每個最小研究單元 中不同年齡人群的比例； (2 )道路矢量化及交通速度估算： 1) 獲取道路矢量數(shù)據(jù):矢量道路數(shù)據(jù)是計算需求點和供給點交通距離的基礎(chǔ)，采用柵 格數(shù)據(jù)矢量化或是從有關(guān)部門申請使用研究區(qū)域的道路矢量數(shù)據(jù)； 2) 估算平均交通速度:采用查閱文獻(xiàn)或是實地抽樣調(diào)查的方式估算不同交通方式的平 均交通速度； (3) 獲取公共設(shè)施的位置及屬性數(shù)據(jù):獲取公共設(shè)施的空間位置數(shù)據(jù)，針對規(guī)劃或評估 的目的不同，選取適當(dāng)指標(biāo)作為公共設(shè)施評估的標(biāo)準(zhǔn)； (4) 交通方式的調(diào)查與統(tǒng)計： 1) 通過實地調(diào)查的方式，調(diào)查實際訪問公共設(shè)施人群的主要交通方式，并分類統(tǒng)計各 種交通方式所占的比例； 2) 通過人口普查或?qū)嵉卣{(diào)查的方式，獲取各個人口普查單元中采用各種交通方式訪問 公共設(shè)施的頻率分布，在數(shù)據(jù)缺乏的情況下，可以使用上一步中獲取的交通方式比例替代 未知的各最小研究單元人群訪問公共設(shè)施的交通方式的比例； (5) 擬合時間衰減函數(shù):通過抽樣調(diào)查不同交通出行方式人們訪問公共設(shè)施時花費在 住所至公共設(shè)施的時間，擬合出不同交通方式人們訪問公共設(shè)施的時間衰減規(guī)律； (6) 擬合距離衰減函數(shù):根據(jù)訪問公共設(shè)施的時間衰減規(guī)律及不同交通方式的平均速 度，擬合出不同交通方式人們訪問公共設(shè)施的距離衰減函數(shù)； (7) 模型計算： 1) 計算出每個公共設(shè)施對周邊年齡段η以交通方式v出行的人群的供需比:對于每一個 公共設(shè)施夂求仏·/即計算公共設(shè)施j的服務(wù)能力(如面積)與距離小于交通方式ν的最大距離 閾值所有最小研究單元中年齡段η且采用交通方式v訪問公共設(shè)施的人群的總和的比例，考 慮到人群訪問能力隨距離的衰減，將人口總數(shù)乘以衰減函數(shù)，具體計算模型為 ：； 2) 計算每個研究單元中年齡段η以交通方式ν出行的人群對公共設(shè)施的可達(dá)性值:對于 每個研究單元i，搜索所有與其距離小于交通方式ν的最大距離閾值的公共設(shè)施j，對步驟1) 中計算的仏·/進(jìn)行累加，得到研究單元i中年齡段η且采用交通方式ν的人群對公共設(shè)施的可 達(dá)性值Α·/，考慮到供公共設(shè)施能力隨距離的衰減，將仍/乘以衰減函數(shù)，具體計算模型為：； 3) 計算每個研究單元中年齡段η人群的可達(dá)性值:根據(jù)研究單元i中年齡段η交通方式ν 的人群比重，將步驟2)得到的兒/進(jìn)行加權(quán)平均，得到研究單元i中年齡段η人群對公共設(shè)施 的可達(dá)性值尤^，具體計算模型為：； 4) 計算每個研究單元的綜合可達(dá)性值:根據(jù)研究單元i中年齡段η人群的比重，將步驟 3)得到的進(jìn)行加權(quán)平均，得到研究單元i對公共設(shè)施的綜合可達(dá)性值兒·，具體計算模型 為：； (8) 可達(dá)性結(jié)果分析:對可達(dá)性結(jié)果進(jìn)行分析，找出公共設(shè)施缺乏區(qū)域。
[0009] 所述的步驟(7)模型計算中，代表公共設(shè)施j的提供服務(wù)的能力，如公共設(shè)施的面 積，為研究單元k對給定公共設(shè)施的需求，如以街道為研究單元，則為街道k的總?cè)丝跀?shù)，為 實際訪問公共設(shè)施人群中年齡段η人數(shù)占調(diào)查總?cè)藬?shù)的比例，是實際訪問公共設(shè)施人群年 齡段η中以交通方式ν出行的人群占年齡段η人群的比例；、是研究單元k中對應(yīng)的年齡段η比 例和年齡段η中的交通方式ν比例;和分別表示研究單元k和研究單元i與公共設(shè)施j之間的 交通距離(時間），是交通方式ν的距離(時間）閾值（即在交通方式ν的前提下，公共設(shè)施的最 大服務(wù)范圍或人們訪問公共設(shè)施的最遠(yuǎn)距離），是交通方式ν下，公共設(shè)施服務(wù)能力和人們 訪問公共設(shè)施能力的距離(時間)衰減函數(shù)，是公共設(shè)施j的服務(wù)能力（如面積)與以j為中心 以交通距離(時間）閾值(）為半徑內(nèi)的研究單元中齡段η交通方式ν人群的總?cè)藬?shù)的比例，是 研究單元i中年齡段η交通方式ν人群的可達(dá)性，是研究單元i中年齡段η人群的可達(dá)性，r為 交通方式的種類數(shù);為研究單元i對公共設(shè)施的綜合可達(dá)性，、的含義與、的含義類似，m為年 齡段數(shù)，最后通過計算不同年齡段所占的權(quán)重，計算i街道的綜合可達(dá)性。
[0010] -種顧及用戶特征的公共設(shè)施空間可達(dá)性分析裝置，包括:人口數(shù)據(jù)獲取模塊，用 于確定每個最小研究單元中不同年齡人群的比例； 道路矢量化及交通速度估算模塊，用于獲取道路矢量數(shù)據(jù)和估算平均交通速度； 公共設(shè)施的位置及屬性數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取公共設(shè)施的空間位置數(shù)據(jù)，針對規(guī)劃 或評估的目的不同，選取適當(dāng)指標(biāo)作為公共設(shè)施評估的標(biāo)準(zhǔn)； 交通方式調(diào)查與統(tǒng)計模塊，用于統(tǒng)計各種交通方式所占的比例和利用該比例替代未知 的各最小研究單元人群訪問公共設(shè)施的交通方式的比例； 時間衰減函數(shù)擬合模塊，用于擬合出不同交通方式人們訪問公共設(shè)施的時間衰減規(guī) 律； 距離衰減函數(shù)擬合模塊：用于擬合出不同交通方式人們訪問公共設(shè)施的距離衰減函 數(shù)； 模型計算模塊，包括:供需比計算單元，用于計算出每個公共設(shè)施對周邊年齡段η以交 通方式ν出行的人群的供需比，具體計算模型為：，j對于每一個公共設(shè)施，求仏·/即計算公共 設(shè)施j的服務(wù)能力（如面積)與距離小于交通方式v的最大距離閾值所有最小研究單元中年 齡段η且采用交通方式Η方問公共設(shè)施的人群的總和的比例，考慮到人群訪問能力隨距離的 衰減，將人口總數(shù)乘以衰減函數(shù);一級可達(dá)性值計算單元，用于計算每個研究單元中年齡段 η以交通方式ν出行的人群對公共設(shè)施的可達(dá)性值，具體計算模型為：，對于每個研究單元i， 搜索所有與其距離小于交通方式v的最大距離閾值的公共設(shè)施j，對步驟1)中計算的仍/進(jìn) 行累加，得到研究單元i中年齡段η且采用交通方式ν的人群對公共設(shè)施的可達(dá)性值A(chǔ)·/，考 慮到供公共設(shè)施能力隨距離的衰減，將仍/乘以衰減函數(shù);二級可達(dá)性值計算單元，用于計 算每個研究單元中年齡段η人群的可達(dá)性值，具體計算模型為：，根據(jù)研究單元i中年齡段η 交通方式ν的人群比重，將步驟2)得到的兒·/進(jìn)行加權(quán)平均，得到研究單元i中年齡段η人群 對公共設(shè)施的可達(dá)性值尤^，具體計算模型為：；綜合可達(dá)性值計算單元，根據(jù)研究單元i中年 齡段η人群的比重，將二級可達(dá)性值計算單元得到的進(jìn)行加權(quán)平均，得到研究單元i對公 共設(shè)施的綜合可達(dá)性值兒，具體計算模型為：； 結(jié)果分析模塊，用于對可達(dá)性結(jié)果進(jìn)行分析，找出公共設(shè)施缺乏區(qū)域。
[0011]所述的道路矢量化及交通速度估算模塊包括： 道路矢量數(shù)據(jù)獲取單元，用于獲取研究區(qū)域的道路矢量數(shù)據(jù)； 平均交通速度估算單元，用于估算不同交通方式的平均交通速度。
[0012] 本發(fā)明具有如下的積極效果:首先，本發(fā)明對最小人口單元的人群根據(jù)訪問公共 設(shè)施的特征進(jìn)行細(xì)分，將具有相同喜好的人群歸為一類，單獨計算公共設(shè)施對不同類人群 的空間可達(dá)性，根據(jù)各類人群的比例，采用加權(quán)平均的方法求取最小研究單元對公共設(shè)施 的綜合空間可達(dá)性;其次，將人群出行特征引入到兩步移動搜索計算過程，對采用不同交通 方式出行的人群，根據(jù)調(diào)查和統(tǒng)計的時間數(shù)據(jù)，擬合公共設(shè)施的服務(wù)范圍以及距離衰減函 數(shù)(人群訪問公共設(shè)施的范圍及衰減函數(shù)），從而更加準(zhǔn)確的模擬人群實際訪問公共設(shè)施的 情形，提高計算結(jié)果的可靠性;本發(fā)明提高了空間可達(dá)性計算結(jié)果的分辨率，原來僅能計算 最小人研究元整體人群對公共設(shè)施的可達(dá)性，而本發(fā)明成果，分別計算最小研究單元中不 同類人群對公共設(shè)施的可達(dá)性，為公共設(shè)施的配置提供更加準(zhǔn)確的需求分析;通過利用調(diào) 查和統(tǒng)計數(shù)據(jù)，擬合人群訪問公共設(shè)施的空間范圍以及衰減函數(shù)，使得計算結(jié)果更加貼近 實際情形，提高了計算結(jié)果的準(zhǔn)確性。
【附圖說明】
[0013] 圖1為本發(fā)明方法流程圖。
[0014] 圖2為本發(fā)明實施例中主要街道分布情況。
[0015] 圖3為本發(fā)明實施例中人口分布特征圖。
[0016] 圖4為本發(fā)明實施例中道路數(shù)據(jù)矢量存儲圖。
[0017]圖5為本發(fā)明實施例中各個公園的中心、入口和面積數(shù)據(jù)圖。
[0018] 圖6為本發(fā)明實施例中步行交通方式時間直方圖。
[0019] 圖7為本發(fā)明實施例中步行時間擬合函數(shù)圖。
[0020] 圖8為本發(fā)明實施例中步行交通距離衰減擬合函數(shù)圖。
[0021]
【具體實施方式】： 如圖1所示，一種顧及用戶特征的公共設(shè)施空間可達(dá)性分析方法，其方法包括如下步 驟： (1)人口數(shù)據(jù)獲?。?1) 通過實地調(diào)查取樣，獲得研究區(qū)域?qū)嶋H訪問公共設(shè)施的人群的特征，以年齡分布情 況為例進(jìn)行說明，如訪問公共設(shè)施的各個年齡段人口的分布頻率，利用聚類方法將訪問特 征相似的人群進(jìn)行歸類； 2) 最小研究單元人口數(shù)據(jù)獲取，通過實地抽樣或查閱人口普查數(shù)據(jù)，獲取研究區(qū)域最 小研究單元各個年齡段人群的分布頻率，并以1)中的歸類為標(biāo)準(zhǔn)，計算每個最小研究單元 中不同年齡人群的比例； (2 )道路矢量化及交通速度估算： 1) 獲取道路矢量數(shù)據(jù):矢量道路數(shù)據(jù)是計算需求點和供給點交通距離的基礎(chǔ)，采用柵 格數(shù)據(jù)矢量化或是從有關(guān)部門申請使用研究區(qū)域的道路矢量數(shù)據(jù)； 2) 估算平均交通速度:采用查閱文獻(xiàn)或是實地抽樣調(diào)查的方式估算不同交通方式的平 均交通速度； (3) 獲取公共設(shè)施的位置及屬性數(shù)據(jù):獲取公共設(shè)施的空間位置數(shù)據(jù)，針對規(guī)劃或評估 的目的不同，選取適當(dāng)指標(biāo)作為公共設(shè)施評估的標(biāo)準(zhǔn)； (4) 交通方式的調(diào)查與統(tǒng)計： 1) 通過實地調(diào)查的方式，調(diào)查實際訪問公共設(shè)施人群的主要交通方式，并分類統(tǒng)計各 種交通方式所占的比例； 2) 通過人口普查或?qū)嵉卣{(diào)查的方式，獲取各個人口普查單元中采用各種交通方式訪問 公共設(shè)施的頻率分布，在數(shù)據(jù)缺乏的情況下，可以使用上一步中獲取的交通方式比例替代 未知的各最小研究單元人群訪問公共設(shè)施的交通方式的比例； (5) 擬合時間衰減函數(shù):通過抽樣調(diào)查不同交通出行方式人們訪問公共設(shè)施時花費在 住所至公共設(shè)施的時間，擬合出不同交通方式人們訪問公共設(shè)施的時間衰減規(guī)律； (6) 擬合距離衰減函數(shù):根據(jù)訪問公共設(shè)施的時間衰減規(guī)律及不同交通方式的平均速 度，擬合出不同交通方式人們訪問公共設(shè)施的距離衰減函數(shù)； (7) 模型計算： 1) 計算出每個公共設(shè)施對周邊年齡段η以交通方式v出行的人群的供需比:對于每一個 公共設(shè)施夂求仏·/即計算公共設(shè)施j的服務(wù)能力(如面積)與距離小于交通方式ν的最大距離 閾值所有最小研究單元中年齡段η且采用交通方式v訪問公共設(shè)施的人群的總和的比例，考 慮到人群訪問能力隨距離的衰減，將人口總數(shù)乘以衰減函數(shù)，具體計算模型為 ：； 2) 計算每個研究單元中年齡段η以交通方式ν出行的人群對公共設(shè)施的可達(dá)性值:對于 每個研究單元i，搜索所有與其距離小于交通方式v的最大距離閾值的公共設(shè)施j，對步驟1) 中計算的仏·/進(jìn)行累加，得到研究單元i中年齡段η且采用交通方式v的人群對公共設(shè)施的可 達(dá)性值Α·/，考慮到供公共設(shè)施能力隨距離的衰減，將仍/乘以衰減函數(shù)，具體計算模型為：； 3) 計算每個研究單元中年齡段η人群的可達(dá)性值:根據(jù)研究單元i中年齡段η交通方式ν 的人群比重，將步驟2)得到的兒/進(jìn)行加權(quán)平均，得到研究單元i中年齡段η人群對公共設(shè)施 的可達(dá)性值尤^，具體計算模型為：； 4) 計算每個研究單元的綜合可達(dá)性值:根據(jù)研究單元i中年齡段η人群的比重，將步驟 3)得到的進(jìn)行加權(quán)平均，得到研究單元i對公共設(shè)施的綜合可達(dá)性值兒·，具體計算模型 為：； (8)可達(dá)性結(jié)果分析:對可達(dá)性結(jié)果進(jìn)行分析，找出公共設(shè)施缺乏區(qū)域。
[0022] 所述的步驟(7)模型計算中，代表公共設(shè)施j的提供服務(wù)的能力，如公共設(shè)施的面 積，為研究單元k對給定公共設(shè)施的需求，如以街道為研究單元，則為街道k的總?cè)丝跀?shù)，為 實際訪問公共設(shè)施人群中年齡段η人數(shù)占調(diào)查總?cè)藬?shù)的比例，是實際訪問公共設(shè)施人群年 齡段η中以交通方式ν出行的人群占年齡段η人群的比例；、是研究單元k中對應(yīng)的年齡段η比 例和年齡段η中的交通方式ν比例;和分別表示研究單元k和研究單元i與公共設(shè)施j之間的 交通距離(時間），是交通方式ν的距離(時間）閾值（即在交通方式ν的前提下，公共設(shè)施的最 大服務(wù)范圍或人們訪問公共設(shè)施的最遠(yuǎn)距離），是交通方式ν下，公共設(shè)施服務(wù)能力和人們 訪問公共設(shè)施能力的距離(時間)衰減函數(shù)，是公共設(shè)施j的服務(wù)能力（如面積)與以j為中心 以交通距離(時間）閾值(）為半徑內(nèi)的研究單元中齡段η交通方式ν人群的總?cè)藬?shù)的比例，是 研究單元i中年齡段η交通方式ν人群的可達(dá)性，是研究單元i中年齡段η人群的可達(dá)性，r為 交通方式的種類數(shù);為研究單元i對公共設(shè)施的綜合可達(dá)性，、的含義與、的含義類似，m為年 齡段數(shù)，最后通過計算不同年齡段所占的權(quán)重，計算i街道的綜合可達(dá)性。
[0023] -種顧及用戶特征的公共設(shè)施空間可達(dá)性分析裝置，包括:人口數(shù)據(jù)獲取模塊，用 于確定每個最小研究單元中不同年齡人群的比例； 道路矢量化及交通速度估算模塊，用于獲取道路矢量數(shù)據(jù)和估算平均交通速度； 公共設(shè)施的位置及屬性數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取公共設(shè)施的空間位置數(shù)據(jù)，針對規(guī)劃 或評估的目的不同，選取適當(dāng)指標(biāo)作為公共設(shè)施評估的標(biāo)準(zhǔn)； 交通方式調(diào)查與統(tǒng)計模塊，用于統(tǒng)計各種交通方式所占的比例和利用該比例替代未知 的各最小研究單元人群訪問公共設(shè)施的交通方式的比例； 時間衰減函數(shù)擬合模塊，用于擬合出不同交通方式人們訪問公共設(shè)施的時間衰減規(guī) 律； 距離衰減函數(shù)擬合模塊：用于擬合出不同交通方式人們訪問公共設(shè)施的距離衰減函 數(shù)； 模型計算模塊，包括:供需比計算單元，用于計算出每個公共設(shè)施對周邊年齡段η以交 通方式ν出行的人群的供需比，具體計算模型為：，j對于每一個公共設(shè)施，求仏·/即計算公共 設(shè)施j的服務(wù)能力（如面積)與距離小于交通方式ν的最大距離閾值所有最小研究單元中年 齡段η且采用交通方式Η方問公共設(shè)施的人群的總和的比例，考慮到人群訪問能力隨距離的 衰減，將人口總數(shù)乘以衰減函數(shù);一級可達(dá)性值計算單元，用于計算每個研究單元中年齡段 η以交通方式ν出行的人群對公共設(shè)施的可達(dá)性值，具體計算模型為：，對于每個研究單元i， 搜索所有與其距離小于交通方式V的最大距離閾值的公共設(shè)施j，對步驟1)中計算的仍/進(jìn) 行累加，得到研究單元i中年齡段η且采用交通方式V的人群對公共設(shè)施的可達(dá)性值A(chǔ)·/，考 慮到供公共設(shè)施能力隨距離的衰減，將仍/乘以衰減函數(shù);二級可達(dá)性值計算單元，用于計 算每個研究單元中年齡段η人群的可達(dá)性值，具體計算模型為：，根據(jù)研究單元i中年齡段η 交通方式ν的人群比重，將步驟2)得到的兒·/進(jìn)行加權(quán)平均，得到研究單元i中年齡段η人群 對公共設(shè)施的可達(dá)性值尤^，具體計算模型為：；綜合可達(dá)性值計算單元，根據(jù)研究單元i中年 齡段η人群的比重，將二級可達(dá)性值計算單元得到的進(jìn)行加權(quán)平均，得到研究單元i對公 共設(shè)施的綜合可達(dá)性值兒，具體計算模型為：； 結(jié)果分析模塊，用于對可達(dá)性結(jié)果進(jìn)行分析，找出公共設(shè)施缺乏區(qū)域。
[0024] 所述的道路矢量化及交通速度估算模塊包括： 道路矢量數(shù)據(jù)獲取單元，用于獲取研究區(qū)域的道路矢量數(shù)據(jù)； 平均交通速度估算單元，用于估算不同交通方式的平均交通速度。
[0025] 實施例：以焦作市公園可達(dá)性計算為例： 1、研究區(qū)概況:本研究以焦作市中心區(qū)域為研究范圍，面積約80 km2,包括解放區(qū)、中 站區(qū)、馬村區(qū)、山陽區(qū)4個行政區(qū)。研究區(qū)域人口約77.99萬，公園綠地的總面積有659.1265 公頃。市民日常出行方式有步行、自行車、電動車和私家車等方式，公共巴士以公共交通車 為主。
[0026] 2、數(shù)據(jù)獲取： (1)人口數(shù)據(jù):1)人口數(shù)據(jù):本實例，以街道作為最小人口單元，以人口普查數(shù)據(jù)作為基 礎(chǔ)，統(tǒng)計各個街道的人口數(shù)據(jù)。同時，本實例將各個街道的街道辦所在地作為街道中心位 置，記錄其位置信息，如圖2所示。2)訪問公園的人口數(shù)據(jù):本實例，以網(wǎng)上和實地調(diào)查問卷 形式，統(tǒng)計實際訪問焦作市各大公園的人口數(shù)據(jù)，人口分布特征如圖3。根據(jù)人口分布的情 況不同，本文將人□按照年齡分為:0-24歲、25-44歲、45-59歲、60歲以上四個年齡人群。 [0027] (2)道路數(shù)據(jù):本實例，以焦作市區(qū)基本道路數(shù)據(jù)作為計算兩地交通距離的基礎(chǔ)數(shù) 據(jù)，該道路數(shù)據(jù)以矢量形式存儲如圖4,可以計算道路網(wǎng)上任意兩點之間的沿著道路的最短 距離。
[0028] (3)交通數(shù)據(jù)：以調(diào)查、統(tǒng)計方式，分別獲取各種交通出行方式人口的比例。經(jīng)過調(diào) 查，焦作市市民到達(dá)公園綠地主要采用公共汽車、私家車、自行車、步行等方式。根據(jù)實際訪 問公園人口的調(diào)查統(tǒng)計，訪問公園的人群中各年齡階段的各交通方式的出行比例，如下表 1〇
[0029]表1訪問公園人群交通方式調(diào)查匯總表
(4)公園數(shù)據(jù):本實例，利用焦作市旅游地圖、土地現(xiàn)狀圖等為基礎(chǔ)，利用GIS技術(shù)獲取 各個公園的中心、入口和面積數(shù)據(jù)，如圖5。該數(shù)據(jù)需要與（1)的人口數(shù)據(jù)和(2)的道路數(shù)據(jù) 采用相同的投影坐標(biāo)系，以便利用道路計算公園與街道中心的距離。
[0030] (5)時間衰減函數(shù):本實例，通過調(diào)查問卷的形式，統(tǒng)計了各種交通出行方式人群 從居住地到達(dá)公園的時間數(shù)據(jù)，并對時間規(guī)律利用函數(shù)進(jìn)行模擬。以步行交通方式為例，采 用步行方式到達(dá)公園人口的統(tǒng)計數(shù)據(jù)如圖6所示，其中高柱直方圖是隨著時間增加實際訪 問公園人數(shù)的衰減情況。經(jīng)過比較多種函數(shù)，最終擬合結(jié)果如圖7所示。
[0031] (6)交通距離衰減函數(shù):根據(jù)統(tǒng)計的步行平均速度，結(jié)合上述的時間擬合函數(shù)，得 到交通距離衰減函數(shù)，如圖8所示，其他交通方式的距離衰減函數(shù)計算同步行交通方式。
[0032] (7)計算結(jié)果利用本案的方法計算得出了各個街道的可達(dá)性，計算結(jié)果包括街道 中4個年齡段以及街道的總可達(dá)性。結(jié)果見表2。
[0033] 表2各街道的可達(dá)性值
從各個年齡段可達(dá)性的平均值來看，60歲以上的可達(dá)性最好，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他三個年齡 段，平均的可達(dá)性值為25.5321，這個年齡段的人群多數(shù)已經(jīng)退休，它們愿意花更多的時間 用于休閑和段煉身體。在公園使用情況的實地調(diào)查中，這個年齡段的人群對于公園的使用 人數(shù)最多、需求最大，占到調(diào)查人口的31%，而該年齡段的實際人口僅占研究區(qū)域總?cè)丝诘?11%，從而算的該年齡段人群可達(dá)性最好。同時，可以看出該年齡段數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差為 17.94518，最大值為71.5065，最小值僅為3.4277，說明數(shù)據(jù)存在較大的離散性，區(qū)域間的差 異性較大。25-44年齡段可達(dá)性最差，平均的可達(dá)性值5.2985;實際人口居第二的他們，是訪 問公園中比例最少的，他們是工作單位和家庭的主力軍，他們更多的時間花費在工作上。這 可能是導(dǎo)致該人群對公園可達(dá)性差的主要原因。45-59年齡段可達(dá)性位居第二，與綜合可達(dá) 性水平差不多，但與60以上年齡段的差距仍然很大，該年齡段的人均孩子基本已經(jīng)成年，事 業(yè)也基本穩(wěn)定，同時開始注重身體的健康，逐步開始利用公園進(jìn)行休閑和身體鍛煉。0-24歲 年齡段的人群的可達(dá)性位于第三名，從圖中可以看出15-24歲的是他們的主要人群，這些人 多處在學(xué)生階段，游玩是他們來公園的主要目的。
[0034] 可見，對公園的需求基本是隨著年齡增加而增加了，除了25-44這個特殊的人群。 這一分析結(jié)果和實際情況也相吻合，日常使用公園的以年齡大的老年人居多。
[0035] 從區(qū)域性來看，說明焦作市中心城區(qū)公園綠地可達(dá)性區(qū)域分布不均衡。解放區(qū)的 公園綠地可達(dá)性較最好，可達(dá)性值為11.7229,山陽區(qū)和中站區(qū)次之，馬村區(qū)的可達(dá)性值遠(yuǎn) 遠(yuǎn)小于其他三個區(qū)，可達(dá)性值僅為2.3141。
【主權(quán)項】
1. 一種顧及用戶特征的公共設(shè)施空間可達(dá)性分析方法，其特征在于，其方法包括如下 步驟： (1)人口數(shù)據(jù)獲?。? 1) 通過實地調(diào)查取樣，獲得研究區(qū)域?qū)嶋H訪問公共設(shè)施的人群的特征，以年齡分布情 況為例進(jìn)行說明，如訪問公共設(shè)施的各個年齡段人口的分布頻率，利用聚類方法將訪問特 征相似的人群進(jìn)行歸類； 2) 最小研究單元人口數(shù)據(jù)獲取，通過實地抽樣或查閱人口普查數(shù)據(jù)，獲取研究區(qū)域最 小研究單元各個年齡段人群的分布頻率，并以1)中的歸類為標(biāo)準(zhǔn)，計算每個最小研究單元 中不同年齡人群的比例； (2 )道路矢量化及交通速度估算： 1) 獲取道路矢量數(shù)據(jù):矢量道路數(shù)據(jù)是計算需求點和供給點交通距離的基礎(chǔ)，采用柵 格數(shù)據(jù)矢量化或是從有關(guān)部門申請使用研究區(qū)域的道路矢量數(shù)據(jù)； 2) 估算平均交通速度:采用查閱文獻(xiàn)或是實地抽樣調(diào)查的方式估算不同交通方式的平 均交通速度； (3) 獲取公共設(shè)施的位置及屬性數(shù)據(jù):獲取公共設(shè)施的空間位置數(shù)據(jù)，針對規(guī)劃或評估 的目的不同，選取適當(dāng)指標(biāo)作為公共設(shè)施評估的標(biāo)準(zhǔn)； (4) 交通方式的調(diào)查與統(tǒng)計： 1) 通過實地調(diào)查的方式，調(diào)查實際訪問公共設(shè)施人群的主要交通方式，并分類統(tǒng)計各 種交通方式所占的比例； 2) 通過人口普查或?qū)嵉卣{(diào)查的方式，獲取各個人口普查單元中采用各種交通方式訪問 公共設(shè)施的頻率分布，在數(shù)據(jù)缺乏的情況下，可以使用上一步中獲取的交通方式比例替代 未知的各最小研究單元人群訪問公共設(shè)施的交通方式的比例； (5) 擬合時間衰減函數(shù):通過抽樣調(diào)查不同交通出行方式人們訪問公共設(shè)施時花費在 住所至公共設(shè)施的時間，擬合出不同交通方式人們訪問公共設(shè)施的時間衰減規(guī)律； (6) 擬合距離衰減函數(shù):根據(jù)訪問公共設(shè)施的時間衰減規(guī)律及不同交通方式的平均速 度，擬合出不同交通方式人們訪問公共設(shè)施的距離衰減函數(shù)； (7) 模型計算： 1) 計算出每個公共設(shè)施對周邊年齡段η以交通方式v出行的人群的供需比:對于每一個 公共設(shè)施夂求仏·/即計算公共設(shè)施j的服務(wù)能力(如面積)與距離小于交通方式ν的最大距離 閾值所有最小研究單元中年齡段η且采用交通方式v訪問公共設(shè)施的人群的總和的比例，考 慮到人群訪問能力隨距離的衰減，將人口總數(shù)乘以衰減函數(shù)，具體計算模型為 ：； 2) 計算每個研究單元中年齡段η以交通方式ν出行的人群對公共設(shè)施的可達(dá)性值:對于 每個研究單元i，搜索所有與其距離小于交通方式ν的最大距離閾值的公共設(shè)施j，對步驟1) 中計算的仏·/進(jìn)行累加，得到研究單元i中年齡段η且采用交通方式ν的人群對公共設(shè)施的可 達(dá)性值Α·/，考慮到供公共設(shè)施能力隨距離的衰減，將仍/乘以衰減函數(shù)，具體計算模型為：； 3) 計算每個研究單元中年齡段η人群的可達(dá)性值:根據(jù)研究單元i中年齡段η交通方式ν 的人群比重，將步驟2)得到的兒/進(jìn)行加權(quán)平均，得到研究單元i中年齡段η人群對公共設(shè)施 的可達(dá)性值尤^，具體計算模型為：； 4) 計算每個研究單元的綜合可達(dá)性值:根據(jù)研究單元i中年齡段η人群的比重，將步驟 3)得到的進(jìn)行加權(quán)平均，得到研究單元i對公共設(shè)施的綜合可達(dá)性值兒·，具體計算模型 為：； (8)可達(dá)性結(jié)果分析:對可達(dá)性結(jié)果進(jìn)行分析，找出公共設(shè)施缺乏區(qū)域。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顧及用戶特征的公共設(shè)施空間可達(dá)性分析方法，其特征在于： 所述的步驟(7)模型計算中，代表公共設(shè)施j的提供服務(wù)的能力，如公共設(shè)施的面積，為研究 單元k對給定公共設(shè)施的需求，如以街道為研究單元，則為街道k的總?cè)丝跀?shù)，為實際訪問公 共設(shè)施人群中年齡段η人數(shù)占調(diào)查總?cè)藬?shù)的比例，是實際訪問公共設(shè)施人群年齡段η中以交 通方式ν出行的人群占年齡段η人群的比例；、是研究單元k中對應(yīng)的年齡段η比例和年齡段η 中的交通方式^比例；和分別表示研究單元k和研究單元i與公共設(shè)施j之間的交通距離(時 間），是交通方式v的距離(時間）閾值（即在交通方式v的前提下，公共設(shè)施的最大服務(wù)范圍 或人們訪問公共設(shè)施的最遠(yuǎn)距離），是交通方式v下，公共設(shè)施服務(wù)能力和人們訪問公共設(shè) 施能力的距離(時間）衰減函數(shù)，是公共設(shè)施j的服務(wù)能力(如面積)與以j為中心以交通距離 (時間）閾值（）為半徑內(nèi)的研究單元中齡段η交通方式v人群的總?cè)藬?shù)的比例，是研究單元i 中年齡段η交通方式v人群的可達(dá)性，是研究單元i中年齡段η人群的可達(dá)性，r為交通方式的 種類數(shù);為研究單元i對公共設(shè)施的綜合可達(dá)性，、的含義與、的含義類似，m為年齡段數(shù)，最 后通過計算不同年齡段所占的權(quán)重，計算i街道的綜合可達(dá)性。3. -種顧及用戶特征的公共設(shè)施空間可達(dá)性分析裝置，其特征在于，包括:人口數(shù)據(jù)獲 取模塊，用于確定每個最小研究單元中不同年齡人群的比例； 道路矢量化及交通速度估算模塊，用于獲取道路矢量數(shù)據(jù)和估算平均交通速度； 公共設(shè)施的位置及屬性數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取公共設(shè)施的空間位置數(shù)據(jù)，針對規(guī)劃 或評估的目的不同，選取適當(dāng)指標(biāo)作為公共設(shè)施評估的標(biāo)準(zhǔn)； 交通方式調(diào)查與統(tǒng)計模塊，用于統(tǒng)計各種交通方式所占的比例和利用該比例替代未知 的各最小研究單元人群訪問公共設(shè)施的交通方式的比例； 時間衰減函數(shù)擬合模塊，用于擬合出不同交通方式人們訪問公共設(shè)施的時間衰減規(guī) 律； 距離衰減函數(shù)擬合模塊：用于擬合出不同交通方式人們訪問公共設(shè)施的距離衰減函 數(shù)； 模型計算模塊，包括:供需比計算單元，用于計算出每個公共設(shè)施對周邊年齡段η以交 通方式ν出行的人群的供需比，具體計算模型為：，j對于每一個公共設(shè)施，求仏·/即計算公共 設(shè)施j的服務(wù)能力（如面積)與距離小于交通方式v的最大距離閾值所有最小研究單元中年 齡段η且采用交通方式Η方問公共設(shè)施的人群的總和的比例，考慮到人群訪問能力隨距離的 衰減，將人口總數(shù)乘以衰減函數(shù);一級可達(dá)性值計算單元，用于計算每個研究單元中年齡段 η以交通方式ν出行的人群對公共設(shè)施的可達(dá)性值，具體計算模型為：，對于每個研究單元i， 搜索所有與其距離小于交通方式v的最大距離閾值的公共設(shè)施j，對步驟1)中計算的仍/進(jìn) 行累加，得到研究單元i中年齡段η且采用交通方式ν的人群對公共設(shè)施的可達(dá)性值A(chǔ)·/，考 慮到供公共設(shè)施能力隨距離的衰減，將仍/乘以衰減函數(shù);二級可達(dá)性值計算單元，用于計 算每個研究單元中年齡段η人群的可達(dá)性值，具體計算模型為：，根據(jù)研究單元i中年齡段η 交通方式ν的人群比重，將步驟2)得到的兒·/進(jìn)行加權(quán)平均，得到研究單元i中年齡段η人群 對公共設(shè)施的可達(dá)性值尤^，具體計算模型為：；綜合可達(dá)性值計算單元，根據(jù)研究單元i中年 齡段η人群的比重，將二級可達(dá)性值計算單元得到的進(jìn)行加權(quán)平均，得到研究單元i對公 共設(shè)施的綜合可達(dá)性值兒，具體計算模型為：； 結(jié)果分析模塊，用于對可達(dá)性結(jié)果進(jìn)行分析，找出公共設(shè)施缺乏區(qū)域。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的顧及用戶特征的公共設(shè)施空間可達(dá)性分析裝置，其特征在于： 所述的道路矢量化及交通速度估算模塊包括： 道路矢量數(shù)據(jù)獲取單元，用于獲取研究區(qū)域的道路矢量數(shù)據(jù)； 平均交通速度估算單元，用于估算不同交通方式的平均交通速度。
【文檔編號】G06Q50/26GK106097222SQ201610406705
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月12日
【發(fā)明人】程鋼, 楊杰, 盧小平, 于吉濤, 李雅麗, 曾憲鍇, 朱騰
【申請人】河南理工大學(xué)