面向智慧社区的公共设施服务能力提升方法与流程

本发明涉及面向智慧社区的公共设施服务能力提升方法，属于计算机信息技术领域。

背景技术：

随着经济社会的快速发展，居民对公共服务提出了新的需求，为着力解决供给、需求、质量方面存在的突出矛盾和问题，推动生活性服务业便利化、精细化、品质化发展。社区服务是指地方政府倡导，以街道居民委员会等基层性质社区组织为依托，为满足社区成员的多种需要，解决社区问题而开展起来的具有社会福利的新兴事业。1986年，为配合城市经济体制改革，民政部首先倡导社区服务，旨在开展以民政对象为主的城市福利服务和便民利民服务。从此之后，社区服务进入千家万户，深受群众欢迎，为方便城市居民生活起到了积极的作用。

社区服务圈中社区服务设施网点的服务能力由居民一刻钟步行的距离、人口空间分布关系，以及设施网点服务规模所共同影响。目前一些城市规划中要求建设均衡完善的便民服务网络，一刻钟社区服务圈要逐步实现城乡社区全覆盖。“一刻钟社区服务圈”指从社区出发，在步行15分钟范围内，能够享受到方便、快捷、舒适的社区服务。主要为社区居民提供以下几类服务：一是由市场机制提供的便民利民服务，如蔬菜零售、早餐、超市/便利店、美容美发、末端配送、洗染、家政、维修等；二是由政府提供的基本公共服务，如社区服务站、社区卫生服务中心、社区卫生服务站、托老所、文体教育等；三是由社会力量和居民个人提供的志愿互助服务，如社区党组织、社区居委会、社区志愿服务站等。

目前有很多方法计算社区公共服务设施15分钟服务圈，运用缓冲区分析、道路路径分析等，这些方法存在一些缺点：计算精度不够或者没有考虑周边居民空间分布密度、社区服务设施的实际规模服务能力问题，并不能很好满足精确评估社区公共服务设施存在缺口的需求，也就无法保证社区服务圈的服务能力。

技术实现要素：

针对以上方法存在的不足，本发明提出了面向智慧社区的公共设施服务能力提升方法，其能够精确评估社区服务设施存在缺口的需求，为社区服务圈建设提供建设建议，从而来提高社区服务圈的服务能力。

本发明解决其技术问题采取的技术方案是：

本发明实施例提供的面向智慧社区的公共设施服务能力提升方法，包括以下步骤：

步骤1：计算社区服务设施点的15分钟服务圈范围；

步骤2：计算社区服务设施点的实际服务能力范围；

步骤3：计算社区服务设施点的实际服务能力与15分钟服务圈之间的服务缺口。

结合作为本实施例一种可能的实现方式，所述步骤1具体包括以下步骤：

步骤11：计算社区服务设施点到该社区服务设施点的方圆2000m区域中所有建筑的球面距离，并形成距离矩阵；

步骤12：设置球面距离的阀值，将至该社区服务设施点的球面距离小于该阀值的建筑筛选出来，形成建筑集合t；

步骤13：利用导航路网计算步行时间，对该社区服务设施点至建筑点ti进行步行路径规划，得到建筑点ti的步行距离和步行时间；ti∈t，导航路网考虑了道路连通性、道路等级、高架桥、交叉口红绿灯等影响因素。

步骤14：根据步行时间值，计算该社区服务设施点的15分钟服务圈范围，并绘制15分钟等时圈的导航路网图；

步骤15：重复步骤11至步骤14，计算所有社区服务设施点的15分钟服务圈范围并累加所有社区服务设施点的15分钟服务圈范围。

结合作为本实施例一种可能的实现方式，所述15分钟等时圈的导航路网图的绘制过程包括以下步骤：

步骤14.1，栅格化处理步行时间：将包围建筑集合t的矩形框划分成50*50的矩形网格，接着利用普通克里金插值算法(变异函数采用高斯函数)，将社区服务设施点至建筑集合t中所有建筑点ti的步行时间值插值至网格点上；

步骤14.2，生成等值线：指定等时圈步行的时间指标值为5分钟、10分钟、15分钟和20分钟，根据网格点上的步行时间值，采用内插法找出各指标值所在的点，然后将步行时间数值相等的点联成圆滑曲线；

步骤14.3，15分钟等时圈和相邻指标值等时圈围成的多边形面输出：将步行时间值为15分钟的等时圈与步行时间分别为5分钟、10分钟和20分钟的等时圈围成的多边形面保存成geojson文件或shp文件等地图文件。

结合作为本实施例一种可能的实现方式，所述步骤2具体包括以下步骤：

步骤21：对建筑集合t中的每一个建筑点，按照社区服务设施点到建筑点的步行距离从小到大排序；

步骤22：根据每一个建筑点的常住人口空间分布规模属性，按照每一个建筑点的实际服务能力要求，确定构成每一个建筑点的最大服务能力圈覆盖的所有单体建筑中居住的常住人口；

步骤23：计算每一个建筑点的最大实际服务能力范围，并导航路网图上绘制其最大实际服务能力范围圈；

步骤24：重复步骤21至步骤23，计算所有社区服务设施点的最大实际服务能力范围并累加所有社区服务设施点的实际服务能力范围。

结合作为本实施例一种可能的实现方式，所述建筑点的实际服务能力要求包括：菜市场配置标准、早餐配置标准、小型商服配置标准、再生资源回收站配置标准、其他商业服务设施配置标准、社区卫生服务中心配置标准、社区卫生服务站配置标准、社区文化设施配置标准、室外运动场地配置标准、室内体育设施配置标准、幼儿园配置标准、托老所配置标准和社区管理服务设施配置标准。

结合作为本实施例一种可能的实现方式，所述建筑点的最大实际服务能力范围圈的绘制过程包括以下步骤：

步骤23.1，确定社区服务设施点最大服务能力包含的建筑点集：假设社区服务设施点的最大实际服务的人口数为pa，对建筑集合t中的每一个点的常住人口数进行累加，当人口数累加值超过pa时停止；已经累加过的建筑点形成的集合即为社区服务设施点最大服务能力包含的建筑点集tsub；

步骤23.2，生成并保存社区服务设施点的最大实际服务能力范围圈，对建筑点集tsub进行凸包运算，得到的外包多边形即为社区服务设施点的最大实际服务能力范围圈，将其保存成geojson文件或shp文件等地图文件。

结合作为本实施例一种可能的实现方式，所述步骤3具体过程为：叠加社区服务设施点的实际服务能力与15分钟服务圈空间分布图，计算社区服务设施点的服务缺口范围并在导航路网图上绘制社区服务设施点的服务缺口范围。

本发明实施例提供的面向智慧社区的公共设施服务能力提升方法，包括以下步骤：

s1，计算设施到所有单体建筑的距离矩阵；

s2，选取步行15分钟到达的距离矩阵；

s3，步行路径规划；

s4，计算并绘制15分钟服务圈范围；

s5，按步行距离从小到大排序；

s6，按照实际服务能力要求，确定设施的最大服务能力圈覆盖的所有常住人口；

s7，计算并绘制最大实际服务能力范围圈；

s8，计算实际服务能力与15分钟服务圈之间的服务缺口。

结合作为本实施例一种可能的实现方式，在步骤s5中，绘制15分钟服务圈范围的过程包括以下步骤：

栅格化处理步行时间：将包围建筑集合t的矩形框划分成50*50的矩形网格，接着利用普通克里金插值算法(变异函数采用高斯函数)，将社区服务设施点至建筑集合t中所有建筑点ti的步行时间值插值至网格点上；

生成等值线：指定等时圈步行的时间指标值为5分钟、10分钟、15分钟和20分钟，根据网格点上的步行时间值，采用内插法找出各指标值所在的点，然后将步行时间数值相等的点联成圆滑曲线；

15分钟等时圈和相邻指标值等时圈围成的多边形面输出：将步行时间值为15分钟的等时圈与步行时间分别为5分钟、10分钟和20分钟的等时圈围成的多边形面保存成geojson文件或shp文件等地图文件。

结合作为本实施例一种可能的实现方式，在步骤s8中，绘制最大实际服务能力范围圈包括以下步骤：

确定社区服务设施点最大服务能力包含的建筑点集：假设社区服务设施点的最大实际服务的人口数为pa，对建筑集合t中的每一个点的常住人口数进行累加，当人口数累加值超过pa时停止；已经累加过的建筑点形成的集合即为社区服务设施点最大服务能力包含的建筑点集tsub；

生成并保存社区服务设施点的最大实际服务能力范围圈，对建筑点集tsub进行凸包运算，得到的外包多边形即为社区服务设施点的最大实际服务能力范围圈，将其保存成geojson文件或shp文件等地图文件。

本发明实施例的技术方案可以具有的有益效果如下：

本发明提供的提高社区公共设施服务能力的方法，打破了街道社区行政区划界限，以社区服务设施实际服务能力为依据，通过比较社区服务15分钟服务圈内人口规模与实际服务能力人口规模的差距，分析二者差距存在的原因，找出社区服务业方面存在的短板和欠账，提出合理的规划建议，从而进行分析和规划，形成全面覆盖的社区服务设施空间的科学布局，提高了社区公共设施的服务能力。

附图说明：

图1是根据一示例性实施例示出的面向智慧社区的公共设施服务能力提升方法的流程图；

图2是根据一示例性实施例示出的面向智慧社区的公共设施服务能力提升方法的流程图；

图3是一种15分钟服务圈范围的示意图；

图4是图3中社区服务设施点的实际服务能力范围示意图；

图5是图4中社区服务设施点的实际服务能力与图3中15分钟服务圈之间的服务缺口示意图；

图6是两个或多个同类型设施服务实际服务能力重叠范围常住人口只计算一次的示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明：

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。

图1是根据一示例性实施例示出的面向智慧社区的公共设施服务能力提升方法的流程图。如图1所述，本发明实施例提供的面向智慧社区的公共设施服务能力提升方法，包括以下步骤：

步骤1：计算社区服务设施点的15分钟服务圈范围；

步骤2：计算社区服务设施点的实际服务能力范围；

步骤3：计算社区服务设施点的实际服务能力与15分钟服务圈之间的服务缺口。

结合作为本实施例一种可能的实现方式，所述步骤1具体包括以下步骤：

步骤11：计算社区服务设施点到该社区服务设施点的方圆2000m区域中所有建筑的球面距离，并形成距离矩阵；

步骤12：设置球面距离的阀值，将至该社区服务设施点的球面距离小于该阀值的建筑筛选出来，形成建筑集合t；

步骤13：利用导航路网计算步行时间，对该社区服务设施点至建筑点ti进行步行路径规划，得到建筑点ti的步行距离和步行时间；ti∈t，导航路网考虑了道路连通性、道路等级、高架桥、交叉口红绿灯等影响因素。

步骤14：根据步行时间值，计算该社区服务设施点的15分钟服务圈范围，并绘制15分钟等时圈的导航路网图，如图3所示；

步骤15：重复步骤11至步骤14，计算所有社区服务设施点的15分钟服务圈范围并累加所有社区服务设施点的15分钟服务圈范围。

结合作为本实施例一种可能的实现方式，所述15分钟等时圈的导航路网图的绘制过程包括以下步骤：

步骤14.1，栅格化处理步行时间：将包围建筑集合t的矩形框划分成50*50的矩形网格，接着利用普通克里金插值算法(变异函数采用高斯函数)，将社区服务设施点至建筑集合t中所有建筑点ti的步行时间值插值至网格点上；

步骤14.2，生成等值线：指定等时圈步行的时间指标值([5,10,15,20]分钟)，根据网格点上的步行时间值，采用内插法找出各指标值所在的点，然后将步行时间数值相等的点联成圆滑曲线；

步骤14.3，等时圈和相邻指标值等时圈围成的多边形面输出：将步行时间值为15分钟的等时圈与步行时间分别为5分钟、10分钟和20分钟的等时圈围成的多边形面保存成geojson文件或shp文件。

结合作为本实施例一种可能的实现方式，所述步骤2具体包括以下步骤：

步骤21：对建筑集合t中的每一个建筑点，按照社区服务设施点到建筑点的步行距离从小到大排序；

步骤22：根据每一个建筑点的常住人口空间分布规模属性，按照每一个建筑点的实际服务能力要求，确定构成每一个建筑点的最大服务能力圈覆盖的所有单体建筑中居住的常住人口；

步骤23：计算每一个建筑点的最大实际服务能力范围，并导航路网图上绘制其最大实际服务能力范围圈，如图4所示；

步骤24：重复步骤21至步骤23，计算所有社区服务设施点的最大实际服务能力范围并累加所有社区服务设施点的实际服务能力范围。

结合作为本实施例一种可能的实现方式，所述建筑点的实际服务能力要求包括：菜市场配置标准、早餐配置标准、小型商服配置标准、再生资源回收站配置标准、其他商业服务设施配置标准、社区卫生服务中心配置标准、社区卫生服务站配置标准、社区文化设施配置标准、室外运动场地配置标准、室内体育设施配置标准、幼儿园配置标准、托老所配置标准和社区管理服务设施配置标准。实际服务能力要求中的相关标准来自社区服务设施点所在城市的城市规划中制定的相关文件。

结合作为本实施例一种可能的实现方式，所述建筑点的最大实际服务能力范围圈的绘制过程包括以下步骤：

步骤23.1，确定社区服务设施点最大服务能力包含的建筑点集：假设社区服务设施点的最大实际服务的人口数为pa，对建筑集合t中的每一个点的常住人口数进行累加，当人口数累加值超过pa时停止；已经累加过的建筑点形成的集合即为社区服务设施点最大服务能力包含的建筑点集tsub；

步骤23.2，生成并保存社区服务设施点的最大实际服务能力范围圈，对建筑点集tsub进行凸包运算，得到的外包多边形即为社区服务设施点的最大实际服务能力范围圈，将其保存成geojson文件或shp文件。

结合作为本实施例一种可能的实现方式，所述步骤3具体过程为：叠加社区服务设施点的实际服务能力与15分钟服务圈空间分布图，如图5所示，计算社区服务设施点的服务缺口范围并在导航路网图上绘制社区服务设施点的服务缺口范围。

图2是根据一示例性实施例示出的面向智慧社区的公共设施服务能力提升方法的流程图。如图2所述，本发明实施例提供的另一种面向智慧社区的公共设施服务能力提升方法，包括以下步骤：

s1，计算设施到所有单体建筑的距离矩阵；

s2，选取步行15分钟到达的距离矩阵；

s3，步行路径规划；

s4，计算并绘制15分钟服务圈范围；

s5，按步行距离从小到大排序；

s6，按照实际服务能力要求，确定设施的最大服务能力圈覆盖的所有常住人口；

s7，计算并绘制最大实际服务能力范围圈；

s8，计算实际服务能力与15分钟服务圈之间的服务缺口。

结合作为本实施例一种可能的实现方式，在步骤s5中，绘制15分钟服务圈范围的过程包括以下步骤：

栅格化处理步行时间：将包围建筑集合t的矩形框划分成50*50的矩形网格，接着利用普通克里金插值算法(变异函数采用高斯函数)，将社区服务设施点至建筑集合t中所有建筑点ti的步行时间值插值至网格点上；

生成等值线：指定等时圈步行的时间指标值为5分钟、10分钟、15分钟和20分钟，根据网格点上的步行时间值，采用内插法找出各指标值所在的点，然后将步行时间数值相等的点联成圆滑曲线；

等时圈和相邻指标值等时圈围成的多边形面输出：将步行时间值为15分钟的等时圈与步行时间分别为5分钟、10分钟和20分钟的等时圈围成的多边形面保存成geojson文件或shp文件。

结合作为本实施例一种可能的实现方式，在步骤s8中，绘制最大实际服务能力范围圈包括以下步骤：

确定社区服务设施点最大服务能力包含的建筑点集：假设社区服务设施点的最大实际服务的人口数为pa，对建筑集合t中的每一个点的常住人口数进行累加，当人口数累加值超过pa时停止；已经累加过的建筑点形成的集合即为社区服务设施点最大服务能力包含的建筑点集tsub；

生成并保存社区服务设施点的最大实际服务能力范围圈，对建筑点集tsub进行凸包运算，得到的外包多边形即为社区服务设施点的最大实际服务能力范围圈，将其保存成geojson文件或shp文件。

下面依据《北京城市总体规划(2016年-2035年)》要求，对某社区进行一刻钟社区公共设施服务圈的服务能力进行诊断过程如下。

①计算15分钟服务圈范围

s1，计算某个社区服务设施点a到研究区域所有建筑的球面距离，形成距离矩阵。

s2，假设人的步行速度为1.111m/s(15分钟约步行1000米)，设置球面距离阀值(取1000米)，将至点a的球面距离小于该值的建筑筛选出来，形成新的建筑集合t。

s3，利用导航路网计算步行时间，对点a至建筑点ti进行步行路径规划，得到点ti的步行距离和步行时间。导航路网考虑了道路连通性、道路等级、高架桥、交叉口红绿灯等影响因素。

s4，根据步行时间值，计算并绘制点a的15分钟服务圈范围。对每个社区服务设施重复步骤s1～步骤s4，并累加所有设施的15分钟服务圈范围。

步骤s4绘制点a的15分钟等时圈，具体按照以下步骤实施：

s4.1，步行时间栅格化。首先将包围集合t的矩形框划分成50*50的矩形网格(栅格)，接着利用普通克里金插值算法(变异函数采用高斯函数)，将点a至t中所有建筑点ti的步行时间值插值至网格点上。

s4.2，等值线生成。指定等时圈步行时间指标值(例如[5,10,15,20,25]分钟)，根据网格点上的步行时间值，采用内插法找出各指标值所在的点，然后将步行时间数值相等的点联成圆滑曲线，该曲线称为等值线，本方案中称等时圈，如图3所示。

s4.3，等时圈和相邻指标值等时圈围成的多边形面输出。根据方案要求，将步行时间值为15分钟的等时圈与步行时间分别为5分钟、10分钟、20分钟和25分钟等时圈围成的多边形面保存成geojson或shp文件，供地图渲染使用。

②计算实际服务能力范围

s5，对建筑点集合t中的每一个点，按步行距离从小到大排序。

s6，对建筑点集合t中的每一个点，都具有常住人口空间分布规模属性。然后按照点a的实际服务能力要求，确定构成点a的最大服务能力圈覆盖的所有单体建筑中居住的常住人口。

步骤s6点a的实际服务能力要求，具体如下：

s6.1，菜市场配置标准：根据《北京市居住公共服务设施配置指标》(京政发〔2015〕7号)、《居住配套商业服务设施规划建设使用管理办法(试行)》(京商务规字[2018]6号)，菜市场按建筑面积50m²/千人服务标准计算。

s6.2，早餐配置标准：根据《实施北京市街区商业生态配置指标的指导意见》(京商务规字〔2018〕31号)，早餐按至少每3000人一个服务网点标准计算。

s6.3，小型商服(便利店)配置标准：根据《居住配套商业服务设施规划建设使用管理办法(试行)》(京商务规字[2018]6号)，小型商服(便利店)按建筑面积10-20m²/千人标准计算。

s6.4，再生资源回收站配置标准：根据《北京市居民公共服务设施配套指标》京政发[2015]7号，再生资源回收站按建筑面积5平方米/千人标准计算。

s6.5，其他商业服务设施配置标准：根据《居住配套商业服务设施规划建设使用管理办法(试行)》(京商务规字[2018]6号)，综合超市、便利店、早餐(餐饮)店、理发店、家政服务点、洗衣店、便民维修、药店、末端配送点等居住配套商业服务设施配置标准为建筑面积535至625平方米/千人标准计算。

s6.6，社区卫生服务中心配置标准：根据《北京市居民公共服务设施配套指标》京政发[2015]7号，社区卫生服务中心按建筑面积60平方米/千人标准计算。

s6.7，社区卫生服务站配置标准：根据《北京市居民公共服务设施配套指标》京政发[2015]7号，社区卫生服务站按建筑面积24平方米/千人标准计算。

s6.8，社区文化设施配置标准：根据《北京市居民公共服务设施配套指标》京政发[2015]7号，社区文化设施按建筑面积100平方米/千人标准计算。

s6.9，室外运动场地配置标准：根据《北京市居民公共服务设施配套指标》京政发[2015]7号，室外运动场地按250-300平方米/千人标准计算。

s6.10，室内体育设施配置标准：根据《北京市居民公共服务设施配套指标》京政发[2015]7号，室内体育设施按建筑面积100平方米/千人标准计算。

s6.11，幼儿园配置标准：根据《北京市居民公共服务设施配套指标》京政发[2015]7号，幼儿园按建筑面积235-258平方米/千人标准计算。

s6.12，托老所配置标准：根据《北京市居民公共服务设施配套指标》京政发[2015]7号，托老所按建筑面积90平方米/千人标准计算。

s6.13，社区管理服务设施配置标准：根据《北京市居民公共服务设施配套指标》京政发[2015]7号，社区管理服务设施按建筑面积50平方米/千人标准计算。

s7，计算并绘制点a的最大实际服务能力范围圈，两个或多个同类型设施服务重叠的空间范围常住人口只计算一次，不重复累计，如图6所示。对每个社区服务设施重复步骤s5～步骤s7，并累加所有设施的实际服务能力范围。

步骤s7绘制点a的最大实际服务能力范围圈，具体按照以下步骤实施：

s7.1，确定点a最大服务能力包含的建筑点集。假设点a的最大实际服务的人口数为pa，对建筑点集合t中的每一个点(按步行距离从小到大排序)的常住人口数进行累加，当人口数累加值超过pa时，累加停止。已经累加过的建筑点形成的集合tsub即为点a最大服务能力包含的建筑点集。

s7.2，生成并保存点a的最大实际服务能力范围圈，如图4所示，对建筑点集tsub进行凸包(covexhull)运算，得到的外包多边形即为点a的最大实际服务能力范围圈，将其保存成geojson或shp文件，供地图渲染使用。

③计算实际服务能力与15分钟服务圈之间的服务缺口

s8，叠加点a的实际服务能力与15分钟服务圈空间分布图，如图5所示，分析两者之间的服务缺口，计算并绘制点a的服务缺口范围。

本发明提供了一种社区服务15分钟服务圈范围模型、一种实际服务能力范围模型、以及一种实际服务能力与15分钟服务圈之间的服务缺口模型，能够精确评估社区服务设施存在缺口的需求，为社区服务圈建设提供建设建议，提高了社区服务圈的服务能力。

本发明能够高效计算各类社区服务设施的实际服务能力与15分钟服务圈之间的服务缺口，计算精度相对于其他方法更高，找出了社区服务方面存在的短板和欠账，为进一步调整优化社区服务设施功能设置夯实了基础，提高了社区服务圈的服务能力。

以上所述只是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也被视作为本发明的保护范围。