CN114997678A - 基于出行生活圈和设施类型的公共服务设施布局的评估方法 - Google Patents

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CN114997678A CN202210671356.2A CN202210671356A CN114997678A CN 114997678 A CN114997678 A CN 114997678A CN 202210671356 A CN202210671356 A CN 202210671356A CN 114997678 A CN114997678 A CN 114997678A
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张恺天
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Abstract

本发明公开了一种基于出行生活圈和设施类型的公共服务设施布局的评估方法，该评估方法包括：确定出行方式，确定评估区和外围区，并将评估区划分为多个小区；确定小区数和小区编号；设置定义出行生活圈大小的生活圈阈值时间；确定所述生活圈需要有的公共服务设施的类型总数和类型编号；设置所选出行方式通道速度和起始距离出行时间的阈值；以小区为生活圈中心，生成出行轨迹；统计生成的出行轨迹所能够到达的公共服务设施的类型及相关信息并记录；计算作为出行生活圈中心的小区的公共服务设施的布局服务水平指标。本发明能够更全面地对所选出行方式通道以及公共服务设施的布局进行可量化的评估，从而能够为规划和公共决策提供更好的依据。

Description

基于出行生活圈和设施类型的公共服务设施布局的评估方法
技术领域
本发明具体涉及一种基于出行生活圈和设施类型的公共服务设施布局的评估方法。
背景技术
出行生活圈一般是指通过所选出行方式在限定时间内所能到达的生活活动范围。所述所选出行方式指某种单一的或者数种接驳的出行方式，这些方式包括步行、骑行、公共交通(含轨道交通)和汽车等。公共服务设施在这个范围内的空间布局、类型配置以及所选出行方式的通道设置，会直接影响到公共服务设施的服务水平，从而反映设施布局的合理性。
目前，一般仅基于设施服务半径进行相关的评估工作，例如，以设施中心为圆心以服务距离为半径画圆，以圆圈的覆盖范围推断设施布局的优劣，能够为设施布局进行一些评估。
然而，这种已有的评估方法缺乏系统的定量化分析及量化指标，不能对各种类型设施布局进行综合评估，不能反映所选出行方式通道优化对设施服务水平的提升，因而无法为相关的规划和公共决策提供更好的依据。
因此，亟需设计一种新的公共服务设施布局的评估方法，以至少部分地缓解乃至消除已有方案的上述不足和缺陷之处。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术缺乏对不同类型公共服务设施布局的合理性进行定量化分析和决策支持的缺陷，提出一种新的基于出行生活圈和设施类型的分布对公共服务设施服务水平的影响，来对设施的布局进行评估的方法。
本发明是通过采用下述技术方案来解决上述技术问题的：
本发明提供了一种基于出行生活圈和设施类型的公共服务设施布局的评估方法，其特点在于，所述评估方法首先选定出行方式，并基于研究的目标区域，确定与之对应的存在多条所选出行方式通道和标有公共服务设施的地图，其中所述评估方法包括以下步骤：
步骤一、在所述地图上根据目标区域确定评估区及其边界和自评估区的边界向外扩展预定的扩展距离的外围区，并将评估区内需要评估的区域划分为多个小区，其中预定的扩展距离定义为不小于生活圈阈值时间内能够自评估区的边界以所选出行方式到达的最远距离；
步骤二、确定评估区中待评估的小区数和小区编号，并设置各个小区的小区权重系数；
步骤三、设置定义所选出行方式生活圈大小的生活圈阈值时间；
步骤四、设置定义所选出行方式生活圈需要享有的公共服务设施的类型总数和类型编号，并将编号标注于评估区和外围区范围内对应的公共服务设施上，同时设置各类公共服务设施的初始权重值；
步骤五、设置所选出行方式的通道速度，所述通道速度需符合当地的实际情况，并且设置所选出行方式起始距离阈值时间，该值不大于步骤三中定义生活圈的阈值时间；所述起始距离阈值时间指出发去设施的开始一段的限定时间，在此时段内设施的吸引力不受出行距离或时间的影响；
步骤六、在评估区内选择一个小区作为生活圈中心，并以设置的通道速度从中心出发，沿所有可能的通道同时向外前进，生成以该小区为生活圈中心的、所选出行方式出行时长不超出生活圈阈值时间的最短时间的出行轨迹；
步骤七、统计步骤六生成的出行轨迹所能够到达的公共服务设施的类型和出行时间，然后记录公共服务设施的类型编号和对应的出行时间，每种类型仅记录一个，其中相同类型的公共服务设施仅记录其中出行时间最短的那个服务设施；
步骤八、根据所述步骤七的数据，计算得出生活圈中心小区的公共服务设施的布局服务水平指标，其中，计算过程由以下公式(1)-(5)定义：
Figure BDA0003693302480000031
其中，0<t≤T，
Figure BDA0003693302480000032
Figure BDA0003693302480000033
Figure BDA0003693302480000034
其中，
Figure BDA0003693302480000035
其中，针对编号为i的生活圈中心小区，所选出行方式在生活圈阈值时间T内能够最短时间到达的加权设施类型数为
Figure BDA0003693302480000036
其通过公式(1)定义，其中，需要享有的公共服务设施的类型总数为NU，每种类型的编号j∈NU，
Figure BDA0003693302480000037
为编号为i的小区与第j类公共服务设施的关联系数，当生活圈阈值时间T内能够从编号为i的小区以最短时间到达第j类设施时，gij＝1否则gij＝0，wj(t)定义为第j类公共服务设施的权重函数，j表示第j类公共服务设施，t为步骤七中所记录的与第j类公共服务设施对应的出行时间；
在公式(3)中，t0j为预设的以所选出行方式从生活圈中心去j类公共服务设施的起始距离时间阈值，当出行时间t没有超出t0j时，j类设施的位置相对于出发地的距离不影响设施的吸引力，设施的权重值不变，仍为初始权重值Cj；然而，当出行时间超出t0j时，设施的权重值就有可能受到影响，权重值由wj(t)＝Cjfj(t)表达，其中fj(t)为与出行距离或出行时间t成反比的权重衰减函数，其函数值大于0且不大于1，若fj(t)不能确定，fj(t)＝1为缺省值；
并且在公式(4)中，
Figure BDA0003693302480000041
为编号为i的小区的公共服务设施的布局服务水平指标，其定义为以所选出行方式，生活圈中心的i小区在T阈值时间内能够到达的加权设施类型数与生活圈需要享有的总加权设施类型数的比值
Figure BDA0003693302480000042
该值在0至1范围内，值越高布局服务水平越好。
根据本发明的一些实施方式，所述步骤二中，各个小区的小区权重系数设置考虑小区所在区域的人口密度进行设置；如果缺乏人口密度数据，则参考与所述人口密度有关的数据如小区所在区域的建筑容积率进行设置。各个小区的权重系数必须按同一种参照数据进行设置。没有参照数据时，小区的权重系数全部按缺省值为1进行设置。
根据本发明的一些实施方式，所述步骤四中，各类公共服务设施的初始权重值考虑对应公共服务设施的人均使用频率进行设置；如果缺乏人均使用频率的数据，则参考表征人均使用频率的数据如顾客量进行设置。各类设施的初始权重系数必须按同一种参照数据进行设置。没有参照数据时，初始权重值全部按缺省值为1进行设置。
根据本发明的一些实施方式，在所选出行方式为步行时，所述步骤三中设置的生活圈阈值时间的缺省值在[5分钟，30分钟]的区间内，所述步骤五设置的短距离阈值时间的缺省值在[1分钟，10分钟]的区间内，其中设置的短距离阈值时间不得大于生活圈阈值时间，所述步骤五中设置的步行速度的缺省值在[4km/h，5km/h]的区间内。
根据本发明的一些实施方式，在所选出行方式为步行时，所述步骤三中设置的生活圈阈值时间为15分钟，所述步骤五设置的短距离阈值时间为5分钟。
根据本发明的一些实施方式，所述评估方法包括以下步骤：
遍历评估区中的所有小区并将其作为出行生活圈中心并反复执行上述步骤六、步骤七、步骤八，从而得到评估区中所选出行方式的每一个小区的公共服务设施的布局服务水平指标；以及
利用以下公式(6)计算整个评估区所选出行方式的公共服务设施的布局服务水平指标
Figure BDA0003693302480000051
其中，T为生活圈时间阈值，bi为编号为i的小区的小区权重系数，MA为整个评估区中的小区总数，编号i∈MA。指标值越高，布局服务水平越好。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明的积极进步效果在于：
根据本发明的基于出行生活圈和设施类型的公共服务设施布局的评估方法，通过基于出行生活圈和设施类型的分布进行定量分析的方式，能够在生活圈范围内更全面地对所选出行方式通道以及公共服务设施的布局进行评估，从而能够为规划和公共决策提供更好的依据。
附图说明
图1为根据本发明优选实施例的基于出行生活圈和设施类型的公共服务设施布局的评估方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图，进一步对本发明的优选实施例进行详细描述，以下的描述为示例性的，并非对本发明的限制，任何的其他类似情形也都将落入本发明的保护范围之中。
在以下的具体描述中，方向性的术语，例如“左”、“右”、“上”、“下”、“前”、“后”等，参考附图中描述的方向使用。本发明各实施例中的部件可被置于多种不同的方向，方向性的术语是用于示例的目的而非限制性的。
本发明的如下优选实施方式的方法整体上基于如下技术构思：以出行生活圈中心为出发地，所选出行方式所能到达的服务设施的类型数越接近甚至达到需要享有的总类型数，并且距离越近或时间越短，那么该出发地生活圈所对应的公共服务设施的布局服务水平就越好。
根据本发明优选实施方式的基于出行生活圈和设施类型的公共服务设施布局的评估方法，其中所述评估方法基于确定出行方式和研究的目标区域，确定与之对应的存在多条所选出行方式通道和标有公共服务设施的地图。
应理解的是，图1示出的流程描述了所选出行方式为步行方式的情形下的示例性方法步骤，而所述示例性方法步骤也同样适于理解所选出行方式为其他方式的评估方法。
举例来说，如图1所示，所述评估方法包括以下步骤：
步骤一、在所述地图上根据目标区域确定评估区及其边界和自评估区的边界向外扩展预定的扩展距离的外围区，并将评估区内需要评估的区域划分为多个小区，其中预定的扩展距离定义为生活圈阈值时间内能够自评估区的边界以所选出行方式到达的最远距离，其中评估区的边界线不穿越小区；
步骤二、确定评估区中待评估的小区数和小区编号，并设置各个小区的小区权重系数；
步骤三、设置定义所选出行方式生活圈大小的生活圈阈值时间；
步骤四、设置定义所选出行方式生活圈需要享有的公共服务设施的类型总数和类型编号，并将编号标注于评估区和外围区范围内对应的公共服务设施，同时设置各类公共服务设施的初始权重值；
步骤五、设置所选出行方式通道速度，所述通道速度需符合当地的实际情况，并且设置所选出行方式起始距离时间阈值，该值不大于步骤三的生活圈阈值时间；
步骤六、在评估区内选择一个小区作为生活圈中心，并以设置的通道速度从中心出发，沿所有可能的通道同时向外前进，生成以小区为生活圈中心的、所选出行方式时长不超出步骤三阈值时间的最短时间的出行轨迹；
步骤七、统计步骤六生成的出行轨迹所能够到达的公共服务设施的类型和出行时间，然后记录公共服务设施的类型编号和对应的出行时间，每种类型仅记录一个，其中相同类型的公共服务设施仅记录其中出行时间最短的那个服务设施；
步骤八、根据所述步骤七的数据，计算得出生活圈中心小区的公共服务设施的布局服务水平指标，其中，计算过程由以下公式(1)-(5)定义：
Figure BDA0003693302480000071
其中，0<t≤T，
Figure BDA0003693302480000072
Figure BDA0003693302480000073
Figure BDA0003693302480000074
其中，
Figure BDA0003693302480000075
其中，针对编号为i的生活圈中心小区，所选出行方式在生活圈阈值时间T内能够最短时间到达的加权设施类型数为
Figure BDA0003693302480000076
其通过公式(1)定义，其中，需要享有的公共服务设施的类型总数为NU，每种类型的编号j∈NU，
Figure BDA0003693302480000077
为编号为i的小区与第j类公共服务设施的关联系数，当生活圈阈值时间T内能够从编号为i的小区以最短时间到达第j类设施时，gij＝1否则gij＝0，wj(t)为第j类公共服务设施的权重函数，j表示第j类公共服务设施，t为步骤七中所记录的与第j类公共服务设施对应的出行时间；
在公式(3)中，t0j为预设的以所选出行方式从生活圈中心去j类公共服务设施的起始距离时间阈值，当t≤t0j时，j类设施的位置相对于出发地的距离不存在影响，设施的初始权重值不变；然而，当t>t0j时，设施的权重有可能变化，权重值由wj(t)＝Cjfj(t)表达，其中fj(t)为与出行距离或出行时间t成反比的权重衰减函数，其函数值大于0且不大于1，若fj(t)不能确定，fj(t)＝1为缺省值；
并且在公式(4)中，
Figure BDA0003693302480000078
为编号为i的小区的公共服务设施的布局服务水平指标，其定义为以所选出行方式，生活圈中心的i小区在T阈值时间内所能到达的加权设施类型数与生活圈应享有的总加权设施类型数的比值
Figure BDA0003693302480000081
该值在0至1范围内，值越高布局的服务水平越好。
其中，优选地，所述步骤二中，各个小区的小区权重系数设置主要基于小区所在区域的人口密度或者参照与人口密度相关的数据如建筑容积率而定。权重的缺省值为1，该值只能全部小区同时使用，不能部分使用。
对于以上定义的计算方式，其进一步基于如下所述的技术构思。
对于服务设施，有的顾客会每天都去，有的则可能几天去一次。因此，服务设施对于每位顾客的来访频率，可以反映出服务设施的重要性。访问的频率高，则服务设施的重要性就高，这种重要性可以用设施类型权重表达，设施类型重要性高，权重值就大，反之亦然。
对于同一种类型的设施，顾客更愿意去距离近的设施，因此，设施的重要性又会因为出行距离或出行时间的因素而变化。所以，对于小区i为中心的生活圈，设施的重要性以权重函数wj(t)表达，其中t为反映距离或出行时间的变量，j为第j类的设施。权重函数的最大值为设施权重的初始值，经过一段起始距离时间后，权重函数值开始与t变量增加呈反比下降关系。
根据本发明的一些优选实施方式，所述步骤四中，各类公共服务设施的初始权重值设置主要根据公共服务设施的人均使用频率或者参照表征与使用频率相关的数据如顾客量而定。在没有相关数据参考时，初始权重的缺省值全部设置为1。该初始权重值亦即公式(3)中的系数Cj。
根据本发明的一些优选实施方式，所选出行方式为步行，所述步骤三中设置的生活圈阈值时间的缺省值在[5分钟，30分钟]的区间内，所述步骤五设置的起始距离阈值时间的缺省值在[1分钟，10分钟]的区间内，设置的该短距离阈值时间不大于该生活圈阈值时间，所述步骤五中设置的步行速度的缺省值在[4km/h，5km/h]的区间内。
根据本发明的一些进一步优选的实施方式，所选出行方式为步行，所述步骤三中设置的生活圈阈值时间为15分钟，所述步骤五设置的起始距离阈值时间为5分钟。
根据本发明的一些优选实施方式，所述评估方法还包括以下步骤：
遍历评估区中的所有小区并将其作为生活圈中心并反复执行上述步骤六、步骤七、步骤八，从而得到评估区中所选出行方式的每一个小区的公共服务设施的布局服务水平指标；以及利用以下公式(6)计算整个评估区所选出行方式的公共服务设施的布局服务水平指标
Figure BDA0003693302480000091
其中，T为生活圈时间阈值，bi为编号为i的小区的小区权重系数，MA为整个评估区中的小区总数，编号i∈MA。S(T)。指标值越高，布局服务水平越好。
根据本发明的上述优选实施方式的基于出行生活圈和设施类型的公共服务设施布局的评估方法，通过基于出行生活圈和设施类型的分布进行定量分析的方式，能够在生活圈范围内更全面地对所选出行方式通道以及公共服务设施的布局进行评估，从而能够为规划和公共决策提供更好的依据。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，而且这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于出行生活圈和设施类型的公共服务设施布局的评估方法，其特征在于，所述评估方法基于选定的出行方式和研究的目标区域，确定与之对应的存在多条所选出行方式的通道和标有公共服务设施的地图，所述评估方法包括以下步骤：
步骤一、在所述地图上根据目标区域确定评估区及其边界和自评估区的边界向外扩展预定的扩展距离的外围区，并将评估区内需要评估的区域划分为多个小区，其中预定的扩展距离定义为生活圈阈值时间内所选出行方式能够自评估区的边界到达的最远距离；
步骤二、确定评估区中待评估的小区数和小区编号，并设置各个小区的小区权重系数；
步骤三、设置定义所选出行方式生活圈大小的生活圈阈值时间；
步骤四、确定所定义的生活圈内需要享有的公共服务设施的类型总数和类型编号，并将编号标注于评估区和外围区范围内对应的公共服务设施，同时设置各类公共服务设施的初始权重值；
步骤五、设置所选出行方式的通道速度，所述通道速度需符合当地的实际情况，并且设置所选出行方式起始距离阈值时间，该值不大于步骤三设置的生活圈阈值时间；
步骤六、在评估区内选择一个小区作为生活圈中心，并以设置的通道速度从中心出发，沿所有可能的通道同时向外前进，生成以小区为生活圈的中心、出行时长不超出步骤三的所述生活圈阈值时间的最短时间的出行轨迹；
步骤七、统计步骤六生成的出行轨迹所能够到达的公共服务设施的类型和出行时间，然后记录公共服务设施的类型编号和对应的出行时间，每种类型仅记录一个，其中相同类型的公共服务设施仅记录其中出行时间最短的那个公共服务设施；
步骤八、根据所述步骤七的数据，计算得出生活圈中心小区的公共服务设施的布局服务水平指标，其中，计算过程由以下公式(1)-(5)定义：
Figure FDA0003693302470000021
其中，0<t≤T，
Figure FDA0003693302470000022
Figure FDA0003693302470000023
Figure FDA0003693302470000024
其中，
Figure FDA0003693302470000025
其中，针对编号为i的生活圈中心小区，所选出行方式在生活圈阈值时间T内能够最短时间到达的的加权设施类型数为
Figure FDA0003693302470000026
其通过公式(1)定义，其中，需要享有的公共服务设施的类型总数为NU，每种类型的编号j∈NU，
Figure FDA0003693302470000027
为编号为i的小区与第j类公共服务设施的关联系数，当生活圈阈值时间T内能够从编号为i的小区以最短时间到达第j类设施时，gij＝1否则gij＝0，wj(t)定义为第j类公共服务设施的权重函数，j表示第j类公共服务设施，t为步骤七中所记录的与第j类公共服务设施对应的出行时间；
并且在公式(3)中，t0j为起始距离时间阈值，当t≤t0j时，设施的初始权重值不变，wj(t)＝Cj；而当t>t0j时，设施的权重有可能变化，wj(t)＝Cjfj(t)，其中，fj(t)为与出行距离或出行时间成反比的权重衰减函数，其函数值大于0且不大于1，若fj(t)不能确定，fj(t)＝1为缺省值；
并且在公式(4)中，
Figure FDA0003693302470000028
为编号为i的小区的公共服务设施的布局服务水平指标，其定义为以所选出行方式，生活圈中心的i小区在T阈值时间内所能到达的加权设施类型数与生活圈需要享有的总加权设施类型数的比值
Figure FDA0003693302470000029
该值在0至1范围内，值越高布局的服务水平越好。
2.如权利要求1所述的基于出行生活圈和设施类型的公共服务设施布局的评估方法，其特征在于，所述步骤二中，各个小区的小区权重系数设置考虑如下参数之一进行设置：
小区所在区域的人口密度，或者与所述人口密度有关的数据。
3.如权利要求2所述的基于出行生活圈和设施类型的公共服务设施布局的评估方法，其特征在于，与所述人口密度有关的数据包括小区所在区域的建筑容积率。
4.如权利要求1所述的基于出行生活圈和设施类型的公共服务设施布局的评估方法，其特征在于，所述步骤四中，各类公共服务设施的初始权重值考虑如下参数之一进行设置：
对应公共服务设施的人均使用频率或者表征人均使用频率的数据。
5.如权利要求4所述的基于出行生活圈和设施类型的公共服务设施布局的评估方法，其特征在于，表征人均使用频率的数据包括设施顾客量数据。
6.如权利要求1所述的基于出行生活圈和设施类型的公共服务设施布局的评估方法，其特征在于，所选出行方式为步行时，所述步骤三中设置的生活圈阈值时间的缺省值在[5分钟，30分钟]的区间内，所述步骤五设置的起始距离阈值时间的缺省值在[1分钟，10分钟]的区间内，设置的该起始距离阈值时间不大于该生活圈阈值时间。
7.如权利要求6所述的基于出行生活圈和设施类型的公共服务设施布局的评估方法，其特征在于，所选出行方式为步行时，所述步骤三中设置的生活圈阈值时间为15分钟，所述步骤五设置的起始距离阈值时间为5分钟。
8.如权利要求1-7中任意一项所述的基于出行生活圈和设施类型的公共服务设施布局的评估方法，其特征在于，所述评估方法还包括以下步骤：
遍历评估区中的所有小区并将其作为出行生活圈中心并反复执行上述步骤六、步骤七、步骤八，从而得到评估区中所选出行方式的每一个小区的公共服务设施的布局服务水平指标；以及
利用以下公式(6)计算整个评估区所选出行方式的公共服务设施的布局服务水平指标
Figure FDA0003693302470000041
其中，T为生活圈时间阈值，bi为编号为i的小区的小区权重系数，MA为整个评估区中的小区总数，编号i∈MA，该布局服务水平指标S(T)的值越高，则表征布局服务水平越好。
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