[發明專利]一種村鎮公共設施選址布局的方法及其系統

在審

• 申請號: 202110391264.4
• 申請日: 2021-04-13
• 公開（公告）號: CN113112068A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 唐芃;李金澤;華好;李飚
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/26;G06Q10/06;G06F16/9537
• 代理公司: 北京同輝知識產權代理事務所(普通合伙) 11357
• 代理人: 張恩慧

1.一種村鎮公共設施施選布局的方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)數據收集與輸入：獲取并輸入村鎮數據集，根據輸入信息，對各項數據進行分析與轉化，確定最終作為備選設施建設的矢量點集、居民需求矢量點集與各需求點對應的需求量、道路交通網絡，形成村鎮空間數據集；

2)選址模型：根據步驟1)收集與輸入的數據建立的公共設施選址模型中的目標函數，結合不同公共設施的類型修改約束條件中的相關參數，建立對應類型的村鎮公共設施布局優化選址模型；

根據選址模型中的優化目標，公共設施設置約束條件中的相關參數，建立目標函數為：

最終優化方案為：

式中：變量q為實際公共設施建設數量(其中q≤n)；常量m為村民點數量；常量n為公共設施建設的地塊數量；常量w_i為第i個需求點對應的人口權重；常量D_ij為村民點i到其對應的設施點j的道路路徑距離；常量D’_ij為村民點i到其對應的設施點j的道路路徑的標準化距離值；變量x_ij∈{0,1}，當x_ij＝1表示需求點i由設施點j提供服務，否則為0；變量y_j∈{0,1}，當y_j＝1表示設施點j被選中，否則為0；

3)數據輸出與顯示：最終輸出選址結果集合s，并對結果輸出相應的統計信息。

2.根據權利要求1所述的一種村鎮公共設施施選布局的方法，其特征在于，所述數據收集與輸入包括：包括實際地理信息、人口分布、原有設施布局、擬建設施點、道路交通網絡，具體步驟如下：

1.1)進行高程及坡度分析，剔除不適宜建設的區域，結合相關規劃上位規劃數據篩選適宜作為公共設施建設的備選設施建設用地；

1.2)將篩選出的各地塊的幾何中心作為其地理位置進行簡化，形成擬建設施點；調用村鎮范圍內的居住區AOI數據，將AOI數據中各地塊的幾何中心作為其地理位置進行簡化，并結合相關規劃數據對居民點進行補充，形成人口分布；

1.3)根據統計年鑒中村鎮人口信息對各居民點的人口數據進行賦值；調用村鎮范圍內的公共設施POI，形成原有設施布局；

1.4)獲取道路數據，并按照不同標簽類型對道路進行分級處理，形成道路交通網絡；

1.5)數據分析與轉換：根據輸入信息，對各項數據進行分析與轉化，確定最終作為備選設施建設的矢量點集、居民需求矢量點集與各需求點對應的需求量、道路交通網絡，形成村鎮空間數據集。

3.根據權利要求1所述的一種村鎮公共設施施選布局的方法，其特征在于，所述目標函數采用模擬退火算法進行優化，每次程序運行時先初始化，程序在備選設施建設點中隨機選取一組解，并計算其對應的目標函數，然后在一定的擾動下產生一組新解，并再次計算對應的目標函數值，對比本次產生的新解與先前解的目標函數值，若新解的目標函數值優于先前解的目標函數值，則接收新解，否則，根據Metropolis準則確定是否接受新解，以上過程反復迭代，直至降溫至預設溫度，輸出當前解為最終解。

4.根據權利要求1所述的一種村鎮公共設施施選布局的方法，其特征在于，所述選址模型中的優化目標包括：

經濟性：總體設施點建設數量較少，降低運營和建設成本；

效率性：被服務的居民到其對應的設施點之間的加權距離之和最短；

公平性：居民到其對應的設施點之間的距離限制在一定范圍內，且最遠距離較小。

5.根據權利要求1所述的一種村鎮公共設施施選布局的方法，其特征在于，所述距離采用實際道路距離，在確定了備選設施建設點和居民點需求點后，調用Dijkstra算法計算各居民需求點到各備選設施點之間的最短實際道路距離，建立距離矩陣。

6.根據權利要求1所述的一種村鎮公共設施施選布局的方法，其特征在于所述公平性計算時，用設計道路時速計算居民點到設施點的時間，即設施可達性，計算各個設施點的可達性情況和服務人群占比等，并對統計數據實時給予反饋。