【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及数据挖掘，更具体地说，本专利技术涉及一种基于需求理论的公共设施配置方法。
技术介绍
1、需求理论是研究人们对商品和服务的需求以及这些需求如何影响市场行为的经济学理论。在公共设施配置中，需求理论能够帮助确定哪些设施是最需要的，以及如何最好地满足这些需求。需求理论背后的假设是，人们的行为是理性的，并且他们会根据自己的利益做出决策。
2、而随着社会的不断发展和人口的城市化趋势，城市面临着不断增长的需求压力。传统的公共设施配置方法可能无法有效满足多样化的需求，因此有必要探索更加科学和全面的方法来配置公共设施，以促进城市持续健康发展。
技术实现思路
1、本专利技术针对现有技术中存在的技术问题，提供一种基于需求理论的公共设施配置方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于需求理论的公共设施配置方法，具体包括以下步骤：
3、步骤101、收集用户对公共设施的需求和意见，以及所在的地理位置信息和需求数量信息；
4、步骤102、基于收集到的数据建立需求模型，包括用户需求的空间分布、时间分布和数量分布；
5、步骤103、根据建立的需求模型，制定公共设施的布局规划，包括设施的数量、位置、规模，利用优化算法，对设施配置方案进行优化，以最大程度地满足用户需求。
6、在一个优选地实施方式中，所述步骤101中，收集用户对公共设施的需求和意见，以及所在的地理位置信息和需求数量信息，
7、步骤a1、数据收集和整合：设计一个在线调查问卷，包括用户对公共设施的需求和意见的相关问题，以及用户所在的地理位置信息和需求数量信息的问题，通过在社交媒体、网站论坛的平台上发布调查问卷链接，邀请用户参与调查，并通过交通流量监测设备获取用户对公共设施的使用时间信息，并使用exce l工具将不同来源的数据整合到一个统一的数据平台中，以便后续的分析和建模；
8、步骤a2、数据清洗：在收集到用户填写的调查问卷后，对数据进行清洗和处理，包括去除重复填写的问卷、筛选无效信息，分析清洗后的数据，可视化展示用户对公共设施的需求和意见，以及各地区的需求数量信息，找出数据中的规律和趋势。
9、在一个优选地实施方式中，所述步骤102中，基于收集到的数据建立需求模型，包括用户需求的空间分布、时间分布和数量分布，具体步骤如下：
10、步骤b1、用户需求的空间分布：根据收集到的用户对公共设施的需求和意见，以及所在的地理位置信息，利用地理信息系统工具分析用户需求在空间上的分布特征，使用距离衰减函数来建立空间分布模型，具体计算公式如下：
11、
12、其中，d(x)是位置x处的需求权重，d(x)是用户位置x到公共设施的距离，α和β是模型参数，用于调整需求随距离变化的速度；
13、步骤b2、用户需求的时间分布：通过交通数据获取用户对公共设施的使用时间信息，使用概率分布函数来建立用户需求的时间分布模型，分析用户在不同时间段对公共设施的需求，具体计算公式如下：
14、
15、其中，p(t)是时间t的需求概率，μ是需求的平均时间，σ是需求的标准差，e表示指数函数；
16、步骤b3、用户需求的数量分布：根据收集到的用户对公共设施需求数量信息，使用累积分布函数分析不同用户群体的需求数量分布，具体计算公式如下：
17、
18、其中，n(k)是需求数量为k的概率，λ是平均需求数量，k！表示k的阶乘，e表示指数函数。
19、在一个优选地实施方式中，所述步骤103中，根据建立的需求模型，制定公共设施的布局规划，包括设施的数量、位置、规模，利用优化算法，对设施配置方案进行优化，以最大程度地满足用户需求并提高服务效率，具体步骤如下：
20、步骤c1、设施规模设计：利用建立的需求模型，计算在不同时间和空间范围内的设施需求量，基于需求量计算结果确定设施的潜在位置，根据每个位置的需求量和预期服务范围，设计每个设施的规模和容量；
21、步骤c2、设施规模优化：利用遗传算法对设施的位置和规模进行优化，优化目标是最小化成本、最大化服务覆盖率、最小化用户等待时间，在约束条件包括预算限制、土地可用性、设施容量的情况下找到最优解。
22、在一个优选地实施方式中，所述步骤c1设施规模设计中，利用建立的需求模型，计算在不同时间和空间范围内的设施需求量，基于需求量计算结果确定设施的潜在位置，根据每个位置的需求量和预期服务范围，设计每个设施的规模和容量，进一步包括以下步骤：
23、步骤c101、制定公共设施的布局规划：根据需求调查和分析结果，确定所涉及的公共设施类型，包括学校、医院、公园、交通枢纽，根据需求模型和设施类型，划分每个设施的预期服务范围，确定不同服务范围内的用户需求量；
24、步骤c102、计算设施需求量：所述计算不同时间和空间范围内的设施需求量为对每个位置x和时间t计算需求权重d(x,t)；
25、根据时间分布函数p(t)和数量分布函数n(k)，计算在时间t和空间位置x的需求量，需求量表示为：l(x,t)＝p(t)×n(k)；
26、将位置x的需求权重d(x)与时间t的需求量l(x,t)进行加权结合，得到最终的需求权重d(x,t)，计算公式为：d(x,t)＝d(x)×l(x,t)；
27、步骤c103、确定设施潜在位置：将计算得到的需求权重d(x,t)结果进行可视化，生成需求分布热图，通过热图直观地看出不同位置和时间下的需求量分布情况，帮助确定设施的潜在位置。
28、在一个优选地实施方式中，所述步骤c2设施规模优化中，利用遗传算法对设施的位置和规模进行优化，优化目标是最小化成本、最大化服务覆盖率、最小化用户等待时间，在约束条件包括预算限制、土地可用性、设施容量的情况下找到最优解，进一步包括以下步骤：
29、步骤c201、问题定义：确定决策变量的位置和规模的具体数值，将最小化成本、最大化服务覆盖率和最小化用户等待时间定义为目标函数，确定预算限制、土地可用性和设施容量的约束条件，所述目标函数公式为：其中，cost是目标函数，cost·size是成本最小化，表示设施位置和规模的成本；waittime是服务覆盖率最大化，表示覆盖用户需求的程度；是用户等待时间最小化，表示用户等待时间的总和，和ζ是参数；
30、步骤c202、初始化种群：随机生成一定数量的个体作为初始种群，每个个体代表一种设施配置方案；
31、步骤c203、适应度函数：设计适应度函数，根据目标函数和约束条件计算每个个体的适应度值，评估其优劣程度，所述适应度函数为其中，cost是目标函数；
32、步骤c204、选择操作：使用选择算子按照适应度值选择优秀个体作本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于需求理论的公共设施配置方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于需求理论的公共设施配置方法，其特征在于：所述步骤101中，收集用户对公共设施的需求和意见，以及所在的地理位置信息和需求数量信息，并对采集的数据进行清洗和处理，具体步骤如下：
3.根据权利要求2所述的一种基于需求理论的公共设施配置方法，其特征在于，所述步骤102中，基于收集到的数据建立需求模型，包括用户需求的空间分布、时间分布和数量分布，其中建立用户需求的空间分布模型的步骤，包括：根据收集到的用户对公共设施的需求和意见，以及所在的地理位置信息，利用地理信息系统工具分析用户需求在空间上的分布特征，使用距离衰减函数来建立空间分布模型，具体计算公式如下：
4.根据权利要求3所述的一种基于需求理论的公共设施配置方法，其特征在于，所述基于收集到的数据建立需求模型，包括用户需求的空间分布、时间分布和数量分布，其中建立用户需求的时间分布模型的步骤，包括：通过交通数据获取用户对公共设施的使用时间信息，使用概率分布函数来建立用户需求的时间分布模型，分析用户在不同
5.根据权利要求4所述的一种基于需求理论的公共设施配置方法，其特征在于，所述基于收集到的数据建立需求模型，包括用户需求的空间分布、时间分布和数量分布，其中建立用户需求的数量分布模型的步骤，包括：根据收集到的用户对公共设施需求数量信息，使用累积分布函数分析不同用户群体的需求数量分布，具体计算公式如下：
6.根据权利要求5所述的一种基于需求理论的公共设施配置方法，其特征在于，所述步骤103中，根据建立的需求模型，制定公共设施的布局规划，利用优化算法，对设施配置方案进行优化，具体步骤如下：
7.根据权利要求6所述的一种基于需求理论的公共设施配置方法，其特征在于，所述步骤C1设施规模设计中，进一步包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的一种基于需求理论的公共设施配置方法，其特征在于，所述步骤C2设施规模优化中，利用遗传算法对设施的位置和规模进行优化，进一步包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种基于需求理论的公共设施配置方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于需求理论的公共设施配置方法，其特征在于：所述步骤101中，收集用户对公共设施的需求和意见，以及所在的地理位置信息和需求数量信息，并对采集的数据进行清洗和处理，具体步骤如下：
3.根据权利要求2所述的一种基于需求理论的公共设施配置方法，其特征在于，所述步骤102中，基于收集到的数据建立需求模型，包括用户需求的空间分布、时间分布和数量分布，其中建立用户需求的空间分布模型的步骤，包括：根据收集到的用户对公共设施的需求和意见，以及所在的地理位置信息，利用地理信息系统工具分析用户需求在空间上的分布特征，使用距离衰减函数来建立空间分布模型，具体计算公式如下：
4.根据权利要求3所述的一种基于需求理论的公共设施配置方法，其特征在于，所述基于收集到的数据建立需求模型，包括用户需求的空间分布、时间分布和数量分布，其中建立用户需求的时间分布模型的步骤，包括：通过交通数据获取用户对公共设施的使用时间信...
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