一种基于人口分布和道路网络的公共设施布局检验方法与流程

1.本发明涉及一种基于人口分布和道路网络的公共设施布局检验方法，属于位置纠偏方法技术领域。


背景技术：

2.公共设施布置要考虑城市景观组织的要求，能创造具有地方风貌的城市景观。公共设施的分布要考虑合理的建设顺序，并留有余地安排好公共设施项目的建设顺序，使得既在不同建设时期保证必要的公共设施配置，又不致过早或过量的建设，造成投资浪费。但是目前的公共设施的布置情况主要有以下几种：
3.(一)沿街带状布置
4.1.公共服务设施沿城市道路布局时：
5.(1)根据城市道路的性质和走向综合考虑，宜沿生活性道路布局，并先保证住宅有良好的朝向。
6.(2)公共建筑布置在道路交叉口时，应注意人流和车流的合理组织，一般不宜把有大量人流的公共服务设施布置在交通量大的交叉口，可布置一些吸引人流较少的公共服务设施，并将建筑适当后退，留出小广场，作为人流集散的缓冲。
7.2.公共服务设施沿居住区道路布局时(双侧、单侧布置、商业步行街)
8.(1)街道不宽、交通量不大的情况下，采用双侧布置，店铺集中，商业气氛浓厚，居民采购穿行于街道两侧，交通量不大，较安全方便。
9.(2)街道较宽时，居住区的主干道超过20米时，可将居民经常使用的相关商业设施布置在一侧，而把不经常使用的商店放在另一侧，这样可以减少人流与车流的交叉，居民少过马路，增加安全度。
10.(3)为了充分保证居民的安全和创造一个富于生活气息的居住区中心，沿道路两侧布置公共服务设施宜采用步行的形式，使商业、服务业环境比较安宁，居民可自由活动，不受干扰。
11.(二)成片集中布置
12.1.院落型、广场型、混合型、与绿化结合
13.2.围合成小广场
14.(三)混合布置
15.不难看出，目前的布置方式仍以区域结构为主要的参考，并没有将人口作为一个重要条件，无法将一个公共设施的作用效果发挥到最大，因此，基于人口数量的空间分布，通过dijkstra网络对出入口进行分析规划处最优的公共设施安置位置意义重大。


技术实现要素：

16.针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种基于人口分布和道路网络的公共设施布局检验方法，从而解决上述技术问题。
17.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于人口分布和道路网络的公共设施布局检验方法，其特征在于，包括以下步骤；
18.s1:通过遥感影像获取待检验区域的公共设施规划信息，获取待检验区域的poi(感兴趣点)数据，根据建筑结构以及人口密度估算人口数量，获得人口分布数据；
19.s2:获取感兴趣区域的aoi的出入口数据，根据出入口数据将人口重新划分；
20.s3：使用dijkstra算法对各出入口到公共设施位置进行最短路径规划，计算各公共设施实际服务对象数量；
21.s4:根据重新划分的结果建立协调度模型，检验公共设施布局的合理性。
22.进一步的，所述s1具体步骤为：
23.s11:划分研究区域，提取研究区域的roi样本，即通过监督分类提取待检测区域的公共设施，获取其分布特征；
24.s12:查找并收集区域内公共设施相关信息，了解其规划服务对象数量；
25.s13:获取研究区域的poi数据，使用网络爬虫接入客户端api开发者端口批量获取研究区域poi数据；
26.s14:通过poi的类别标签对其进行筛选出人员长时间密集停留点；
27.s15:通过待检验区域的地籍数据获取建筑具体结构；
28.s16:获取人口密度数据，即通过每1km*1km区域的人口数量空间开源数据，辅以网络爬虫获取的客户端api位置服务签到数据；根据人口密度数据对研究区域进行人口数量估计；
29.s17:根据从poi数据筛选出的研究区域类别即人员长时间密集停留点，分别建立人口分布估算模型，最终得到高精度的人口分布栅格结果。
30.进一步的，所述s2步骤的具体为：
31.s21：使用网络爬虫接入客户端api开发者端口，获取aoi出入口数据；
32.s22：将估算的人口数量根据aoi的出入口数据进行划分；
33.s23：使用voronoi图将研究样区进行划分，以每一个出入口作为每个泰森多边形内的唯一点；
34.s24：根据人口分布和人口密度计算出每一个出入口所在的泰森多边形所覆盖的人口数量，以出入口所属的泰森多边形覆盖人口数量值作为属性赋予每个出入口。
35.进一步的，所述s3步骤的具体为：
36.s31：编写dijkstra算法程序用于计算aoi出入口与公共设施之间的最短路径；
37.s32：提取检测区域连接aoi出入口与公共设施之间的道路网络；
38.s33：计算所有出入口到检测区域内每个同类公共设施的距离，将其所关联的人口数量属性分配给最近的公共设施；
39.s34：根据s32分配的人口数值属性重新计算每个公共设施的实际服务对象数量。
40.进一步的，所述s4步骤的具体为：
41.分析各类公共设施的实际服务对象数量，使用协调度模型(用于度量同一时期城市公共服务设施供给与人口在空间分布上的协调关系)对公共设施的原始布局进行合理性评价；
42.计算公式为：
[0043][0044]
ti＝αfi(x)+βgi(y)
ꢀꢀꢀ
(2)；
[0045][0046][0047]
式中，ci为i区域公共设施供给与人口分布的协调度，ci∈[0，1]之间，当ci＝1时公共服务设施供给与人口分布的协调度最大，反之，当ci＝0时协调度最小，gi(y)为i地区的人口发展水平，在本方法中指的是i区域人口占总人口的比重，k为协调系数(k≥2，一般取k＝2)。ti为i区域公共服务设施供给水平与人口发展水平的综合评价指数，α和β为特定系数，一般取α＝β＝0.5；di为城市公共服务设施供给水平与人口分布的协调发展度，实质上反映一定条件下公共服务设施供给水平与人口规模水平综合效益最大时，两者发展水平的协调程度；qi为i区域设施——人口匹配度，当qi＝1时，表示公共服务设施与人口规模基本匹配；当qi∈[0，0.8]时，i区域公共服务设施落后于人口规模；当qi∈[1.2，+∞]时，i区域公共服务设施规模过剩，人口规模滞后于公共服务设施规模。
[0048]
本发明的有益效果是：本发明首先将感兴趣点(poi)进行分类筛选，提取出居民点等人员长时间密集停留点。并利用人口密度数据、手机信令数据对感兴趣区内的人口数量进行估算，获取精确的人口分布栅格数据。其次，获取感兴趣区建筑物的出入口数据，基于道路网络，使用路径规划算法计算出入口与公共设施之间的最短路径。再次，使用泰森多边形将区域内人口分布栅格数据进行分割，分割后对应的人口数量值作为属性赋予每个出入口。最后，为了度量同一时期城市公共服务设施供给与人口在空间分布上的协调关系，采用协调度模型对公共设施的原始布局进行合理性评价。为优化公共设施的合理布局提出建议，具体可以解决健身广场、充电桩、公园等的规划合理性评估，解决了传统布局使用缓冲区的方法忽略了人口分布的空间异质性。
附图说明
[0049]
图1为本发明实施例的检验方法流程图；
[0050]
图2为本发明实施例的精确的人口分布栅格数据图；
[0051]
图3为本发明实施例的泰森多边形分割图；
[0052]
图4为本发明实施例的最短路径规划图。
具体实施方式
[0053]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。
[0054]
除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同，本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
[0055]
实施例：
[0056]
如图1-图4所示，本发明的一种基于人口分布和道路网络的公共设施布局检验方法，包含以下步骤：
[0057]
步骤s1：通过遥感影像获取待检验区域的公共设施规划信息。获取待检验区域的poi数据，根据建筑结构以及人口密度估算人口数量，获得人口分布数据；
[0058]
s11：提取研究区的roi样本，通过监督分类提取待检测区域的公共设施，获取其分布特征；
[0059]
s12：查找并收集区域内公共设施相关信息，了解其规划服务对象数；
[0060]
s13：获取研究区域的poi数据，使用网络爬虫接入百度地图api开发者端口批量获取研究区域poi数据，包括位置信息，类别标签等；
[0061]
s14：通过poi的类别标签对其进行筛选，人员长时间密集停留点包括居民点、办公楼、学校、大型商圈等；
[0062]
s15：通过待检验区域的地籍数据获取建筑具体结构；
[0063]
s16：获取人口密度数据，即通过每1km*1km区域的人口数量空间开源数据，辅以网络爬虫获取的新浪微博api位置服务签到数据，结合手机信令数据，提高人口密度数据的可靠性；
[0064]
s17：根据人口密度数据对研究区域进行人口数量估计，以居民区为例，以楼层，户数，每户面积大小、家庭人口为主要指标；
[0065]
s18：人口分布数据细化到各小区楼栋，提高检验精度；
[0066]
s19：根据从poi数据筛选出的研究区域类别，主要以居民区和写字楼两类作为研究对象，分别建立人口分布估算模型。对于居民区，以楼层和房屋户型为基础，以面积划分家庭人口数量，以单元入口作为实验区域的出入口。对于写字楼等办公区域，以楼栋注册的公司数量，规模，人员作为基础。最终得到高精度的人口分布栅格结果；(如图2)
[0067]
步骤s2获取感兴趣区域aoi的出入口数据，根据出入口数据将人口重新划分；
[0068]
s21：使用网络爬虫接入百度地图api开发者端口，获取aoi出入口数据。
[0069]
s22：将估算的人口数量根据aoi的出入口数据进行划分；
[0070]
s23：使用voronoi图将研究样区进行划分，以每一个出入口作为每个泰森多边形内的唯一点；
[0071]
s24：根据人口分布和人口密度计算出每一个出入口所在的泰森多边形所覆盖的人口数量，以出入口所属的泰森多边形覆盖人口数量值作为属性赋予每个出入口；(如图3)
[0072]
步骤s3：使用dijkstra算法对各出入口到公共设施位置进行最短路径规划，计算各公共设施实际服务对象数量；
[0073]
s31：编写dijkstra算法程序用于计算aoi出入口与公共设施之间的最短路径；(如图4)
[0074]
s32：提取检测区域连接aoi出入口与公共设施之间的道路网络；
[0075]
s33：计算所有出入口到检测区域内每个同类公共设施的距离，将其所关联的人口数量属性分配给最近的公共设施；
[0076]
s34：根据s32分配的人口数值属性重新计算每个公共设施的实际服务对象数量；
[0077]
步骤s4：根据重新划分的结果建立协调度模型，检验公共设施布局的合理性；
[0078]
s41：分析各类公共设施的实际服务对象数量，使用协调度模型(用于度量同一时期城市公共服务设施供给与人口在空间分布上的协调关系)对公共设施的原始布局进行合理性评价。计算公式为：
[0079]
计算公式为：
[0080][0081]
ti＝αfi(x)+βgi(y)
ꢀꢀꢀ
(2)；
[0082][0083][0084]
式中，ci为i区域公共设施供给与人口分布的协调度，ci∈[0，1]之间，当ci＝1时公共服务设施供给与人口分布的协调度最大，反之，当ci＝0时协调度最小，gi(y)为i地区的人口发展水平，在本方法中指的是i区域人口占总人口的比重，k为协调系数(k≥2，一般取k＝2)。ti为i区域公共服务设施供给水平与人口发展水平的综合评价指数，α和β为特定系数，一般取α＝β＝0.5；di为城市公共服务设施供给水平与人口分布的协调发展度，实质上反映一定条件下公共服务设施供给水平与人口规模水平综合效益最大时，两者发展水平的协调程度；qi为i区域设施——人口匹配度，当qi＝1时，表示公共服务设施与人口规模基本匹配；当qi∈[0，0.8]时，i区域公共服务设施落后于人口规模；当qi∈[1.2，+∞]时，i区域公共服务设施规模过剩，人口规模滞后于公共服务设施规模。
[0085]
本发明首先将感兴趣点(poi)进行分类筛选，提取出居民点等人员长时间密集停留点。并利用人口密度数据、手机信令数据对感兴趣区内的人口数量进行估算，获取精确的人口分布栅格数据。其次，获取感兴趣区建筑物的出入口数据，基于道路网络，使用路径规划算法计算出入口与公共设施之间的最短路径。再次，使用泰森多边形将区域内人口分布栅格数据进行分割，分割后对应的人口数量值作为属性赋予每个出入口。最后，为了度量同一时期城市公共服务设施供给与人口在空间分布上的协调关系，采用协调度模型对公共设施的原始布局进行合理性评价。为优化公共设施的合理布局提出建议，具体可以解决健身广场、充电桩、公园等的规划合理性评估，解决了传统布局使用缓冲区的方法忽略了人口分布的空间异质性。
[0086]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。