一种基于人群数字画像的城市服务设施评价及优化方法技术

本发明专利技术公开了一种基于人群数字画像的城市服务设施评价及优化方法，包括高精度手机定位数据的输入与校正处理，根据停留点空间与时间属性，并与用地、路网等矢量数据叠加以识别服务设施日常服务用户及其居住点，划定服务设施服务范围，并基于服务设施15分钟服务人群覆盖率指标以评价现状设施布局情况，若布局需要调整，通过对调整方案的软件模拟与计算，实现服务设施布局调整方案的自动选择优化，该方法利用高精度手机定位数据特性，准确识别服务设施的真实服务人群及其使用规律，通过指标测度评估、软件模拟计算等方法实现对其空间布局的理性评价与优化调整，评价及优化方法更科学。

【技术实现步骤摘要】
一种基于人群数字画像的城市服务设施评价及优化方法
本专利技术属于城市规划
，尤其涉及一种基于人群数字画像的城市服务设施评价及优化方法。
技术介绍
随着城市规划逐步向精细化、人性化方向发展，对于与市民生活密切相关的城市日常服务设施的布局配置提出了更高要求。日常服务设施是满足城市居民日常基本生活需求的设施类型，对于居民生活的便捷性、品质感、幸福度都有着较大影响。“15分钟生活圈”作为一种新的社区发展理念，要求在15分钟步行可达范围内可以便捷使用衣食住行等各类日常服务设施，包括商业、教育、文化、医疗、康体等类型。除了对于新城区规划的指导之外，随着城市更新的不断深入，也要求以“循序渐进、因地制宜、分类施策”为原则，对现状的日常服务设施布局需要从居民可达性角度进行评价，针对空间布局不合理的设施进行调整优化，以明确具体更新任务，逐步改善服务设施配给。目前针对日常服务设施布局的评价方法，主要是以居住小区作为起点、服务设施作为目的地，基于矢量空间数据进行直线距离或路网出行距离的计算，以1000m的舒适步行距离等对比标准为参照，来判断服务设施布局是否合理，是否能满足周边居民的舒适步行可达。此类服务设施布局评价方法存在一定局限性，更多地从静态矢量数据角度，进行理想化计算。首先，以社区或居住小区作为起点的做法忽视个体居住位置差异，同时主观划定服务设施的服务人群，而无法精确识别使用服务设施的真实人群；其次，无论是直线距离还是路网出行距离等均为理想状态下的物理空间距离，无法完全反映不同人群在实际情况下的出行特征，模糊了人群活动中的个体差异性，将15分钟这一时间标准用统一的步行速度换算为距离，应用于服务设施空间布局评价的做法，与“15分钟生活圈”提出的时间尺度更能体现步行是否舒适的特点相矛盾，而利用手机定位数据以展开人群数字画像刻画，能够有效弥补评价方法的短板，提升评价的准确性与科学性。
技术实现思路
针对以上问题，本专利技术提出一种基于人群数字画像的城市服务设施评价及优化方法，充分利用高精度手机定位数据的特性，精确刻画服务人群数字画像，准确识别服务设施的真实服务人群及其使用规律，并通过指标测度评估、软件模拟分析等手段以实现对服务设施空间布局的理性评价与优化调整，为城市日常服务设施的布局评价与优化提供科学方法。针对现有评价方法主观划定服务人群，依靠静态矢量数据简单计算距离，忽视人群真实情况与需求等问题，以手机定位数据识别日常服务设施的真实服务人群，并构建出行轨迹，计算实际出行时间与出行距离，从而评价日常服务设施布局，并对后续调整方案进行优化。本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：一种基于人群数字画像的城市服务设施评价及优化方法，该方法包括以下步骤：步骤一：数据输入和校正处理通过数据接口导入城市居民高精度手机定位数据以及城市用地、路网等矢量数据，并进行校正、叠合处理。步骤二：日常服务用户与居住点识别选取城市日常服务设施，筛选该日常服务设施的日常服务用户并对日常服务用户的居住点进行识别，构建日常服务用户子数据库E与日常服务用户居住点数据库H。步骤三：服务设施布局现状评价构建日常服务用户从居住点至该日常服务设施之间的行为轨迹，计算所有日常服务用户的平均出行时间平均出行速度进而计算日常服务设施15分钟服务范围人群覆盖率A，判断A是否小于80％，若是，则该设施服务范围超过日常服务设施范围标准要求，需要对其布局进行调整。步骤四：服务设施布局调整方案自动选择优化在原服务设施周边区域选取若干可供调整的设施位置，建立服务设施布局优化模型，通过模型自动计算优化后的日常服务设施15分钟服务范围人群覆盖率，选择覆盖率大于80％且最大的位置为最优调整方案，若覆盖率均小于80％，则在该区域内需要增设此类服务设施。作为本专利技术进一步的方案，所述步骤一中通过数据接口导入城市居民高精度手机定位数据以及城市用地、路网等矢量数据，并进行校正、叠合处理，是指通过数据接口导入城市连续一周7天的高精度手机定位数据，导入频率为1分钟一次，数据内容包括用户编号，定位点时间和经纬度坐标信息等，并从城市规划管理部门调取城市用地、路网等矢量数据，通过空间坐标和高程的校正处理，将手机定位数据与城市用地、路网等数据进行叠合。作为本专利技术进一步的方案，所述步骤二中筛选该日常服务设施的日常服务用户，构建日常服务用户子数据库E，是指选取城市日常服务设施并明确其用地边界，识别服务设施用地边界内的用户停留点，按照时间序列将用地边界内的用户停留点组织为若干连续停留点集合，针对用户连续停留点集合进行统计，将用户首次进入用地边界内的停留点时间标记为T1，最后一次在用地边界内的停留点时间标记为T2，若T2-T1大于等于5分钟，表示该用户本次活动在使用该日常服务设施，若用户一周内有4天或以上使用该日常服务设施，则该用户为该服务设施的日常服务用户，构建日常服务用户子数据库E；作为本专利技术进一步的方案，所述步骤二中对日常服务用户的居住点进行识别，是指提取各日常服务用户在居住用地边界内的停留点，并选取0:00-6:00之间的停留点作为相对应用户的居住地点，分别标记为H1、H2、H3……，构建日常服务用户居住点数据库H，并与日常服务用户子数据库E进行关联挂接。作为本专利技术进一步的方案，所述步骤三中构建日常服务用户从居住点至该日常服务设施之间的行为轨迹，是指将子数据库E中所有日常服务用户的停留点按照时间顺序依次相连，将得到的折线采用多项式差值方法，即通过多项式插值函数曲线对离散点进行拟合，得到平滑曲线来近似用户出行轨迹，截取得到所有日常服务用户从居住点Hn至该日常服务设施之间的行为轨迹。作为本专利技术进一步的方案，所述步骤三中计算所有日常服务用户的平均出行时间平均出行速度是指以日常服务用户居住点至该日常服务设施之间行为轨迹的长度为用户前往该日常服务设施的出行距离Dn，统计一周内的多次出行轨迹，计算相应的出行时间Tn(T1、T2、T3……)、出行距离Dn(D1、D2、D3……)，得出用户每次出行的速度Vn(V1、V2、V3……)，通过如下公式计算用户平均出行速度即：其中，N为日常服务用户一周内前往该日常服务设施的次数。作为本专利技术进一步的方案，所述步骤三中计算日常服务设施15分钟服务范围人群覆盖率，是指选出所有平均出行时间在15分钟以内的人群ID，构建服务设施15分钟日常使用人群子数据库B，计算日常服务设施15分钟服务范围人群覆盖率A，即：其中，B为前往该日常服务设施平均出行时间小于或等于15分钟的日常服务用户数量，E为该服务设施日常服务用户总数量。作为本专利技术进一步的方案，所述步骤四中在原服务设施周边区域选取若干可供调整的设施位置，是指在原服务设施周边区域根据用地类型、现状建设情况以及《城市公共服务设施规划标准GB50442》等相关规范要求，选取若干可供调整的设施位置，指在原服务设施周边区域选择符合规范要求可以建设该类服务设施的用地类型，且同时存在建设空间的地块作为调整位本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于人群数字画像的城市服务设施评价及优化方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：/n步骤一：数据输入和校正处理/n通过数据接口导入城市居民高精度手机定位数据以及城市用地、路网等矢量数据，并进行校正、叠合处理；/n步骤二：日常服务用户与居住点识别/n选取城市日常服务设施，筛选该日常服务设施的日常服务用户并对日常服务用户的居住点进行识别，构建日常服务用户子数据库E与日常服务用户居住点数据库H；/n步骤三：服务设施布局现状评价/n构建日常服务用户从居住点至该日常服务设施之间的行为轨迹，计算所有日常服务用户的平均出行时间

【技术特征摘要】
1.一种基于人群数字画像的城市服务设施评价及优化方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一：数据输入和校正处理
通过数据接口导入城市居民高精度手机定位数据以及城市用地、路网等矢量数据，并进行校正、叠合处理；
步骤二：日常服务用户与居住点识别
选取城市日常服务设施，筛选该日常服务设施的日常服务用户并对日常服务用户的居住点进行识别，构建日常服务用户子数据库E与日常服务用户居住点数据库H；
步骤三：服务设施布局现状评价
构建日常服务用户从居住点至该日常服务设施之间的行为轨迹，计算所有日常服务用户的平均出行时间平均出行速度进而计算日常服务设施15分钟服务范围人群覆盖率A，判断A是否小于80％，若是，则该设施服务范围超过日常服务设施范围标准要求，需要对其布局进行调整；
步骤四：服务设施布局调整方案自动选择优化
在原服务设施周边区域选取若干可供调整的设施位置，建立服务设施布局优化模型，通过模型自动计算优化后的日常服务设施15分钟服务范围人群覆盖率，选择覆盖率大于80％且最大的位置为最优调整方案，若覆盖率均小于80％，则在该区域内需要增设此类服务设施。


2.根据权利要求1所述一种基于人群数字画像的城市服务设施评价及优化方法，其特征在于，所述步骤一中通过数据接口导入城市居民高精度手机定位数据以及城市用地、路网等矢量数据，并进行校正、叠合处理，是指通过数据接口导入城市连续一周7天的高精度手机定位数据，导入频率为1分钟一次，数据内容包括用户编号，定位点时间和经纬度坐标信息等，并从城市规划管理部门调取城市用地、路网等矢量数据，通过空间坐标和高程的校正处理，将手机定位数据与城市用地、路网等数据进行叠合。


3.根据权利要求1所述一种基于人群数字画像的城市服务设施评价及优化方法，其特征在于，所述步骤二中筛选该日常服务设施的日常服务用户，构建日常服务用户子数据库E，是指选取城市日常服务设施并明确其用地边界，识别服务设施用地边界内的用户停留点，按照时间序列将用地边界内的用户停留点组织为若干连续停留点集合，针对用户连续停留点集合进行统计，将用户首次进入用地边界内的停留点时间标记为T1，最后一次在用地边界内的停留点时间标记为T2，若T2-T1大于等于5分钟，表示该用户本次活动在使用该日常服务设施，若用户一周内有4天或以上使用该日常服务设施，则该用户为该服务设施的日常服务用户，构建日常服务用户子数据库E。


4.根据权利要求1所述一种基于人群数字画像的城市服务设施评价及优化方法，其特征在于，所述步骤二中对日常服务用户的居住点进行识别，是指提取各日常服务用户在居住用地边界内的停留点，并选取0:00-6:00之间的停留点作为相对应用户的居住地点，分别标记为H1、H2、H3……，构建日常服务用户居住点数据库H，并与日常服务用户子数据库E进行关联挂接。


5.根据权利要求1所述一种基于人群数字画像的城市服务设施评价及优化方法，其特征在于，所述步骤三中构建日常服务用户从居住点至该日常服务设施之间的行为轨迹，是指将子数据库E中所有日常服务用户的停留点按照时间顺...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨俊宴，章飙，史北祥，慕容卓，慕容卓一，史宜，郑屹，邵典，夏歌阳，张珣，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32