从 python/pandas 中的经纬度数据中查找最近的医院

Question

患者经常绕过最近的医院到 go 到另一家医院进行手术（这有很多原因）。 我有 500,000 名患者在英国 24 家医院就诊。

我想知道在不是最近选择的医院就诊的患者比例。 所以说伦敦的一家医院有 100 名患者，其中 20 名应该去剑桥，他们的比例是 20%。 在下面的示例中，患者 2 最近的医院很可能是 ulon1,ulat1。 u 代表神经外科（=医院）。

我有患者和医院的经纬度。 由于保密原因，我无法显示患者代码的数据。

基本上我的 dataframe 看起来像这样

d = {'patient_ID': [0, 1, 2, 3, 5,], 'patient_lon': [ 'plon1', 'plon2', 'plon3', 'plon4', 'plon5'], 'patient_lat': ['plat1','plat2', 'plat3', 'plat4','plat5'],\
      'unit_lon' : ['ulon1', 'ulon2', 'ulon3', 'ulon4', 'ulon5'], 'unit_lat': ['ulat1', 'ulat2','ulat3', 'ulat4', 'ulat5']}
pd.DataFrame(data=d)

|patient_ID  |patient_lon   | patient_lat  | unit_lon  | unit_lat
  --------     ----------     ----------   --------   -------
|0           | plon1        |   plat1      |  ulon1    |  ulat1
|1           | plon2        |   plat2      |  ulon2    |  ulat2
|2           | plon3        |   plat3      |  ulon3    |  ulat3
|3           | plon4        |   plat4      |  ulon4    |  ulat4
|5           | plon5        |   plat5      |  ulon5    |  ulat5

我使用Haversine方法来计算从患者到他们就诊的医院的距离。

我如何使用它来计算到 24 家医院的所有距离并找到最小值作为“本地”医院。 （他们都提供我感兴趣的神经外科手术）。 然后将其与他们在新的 dataframe 列中实际使用的那个进行比较。

顺便说一句，我是一名外科医生，所以在这里是个新手。

Answer 1

我在下面的答案稍微重新格式化了数据，以便将 lat long 存储在某些列的元组中，希望这没问题，但如果不是，请回复，我们会制定答案。

1. 模拟一些可能的患者位置

from haversine import haversine
import pandas as pd
import numpy as np
import random

# number of simulated patient data
NUM_PATIENTS = 10

# a grid for sampling some patient locations from
COORD_LL = (51.578099, -0.232274)
COORD_UR = (52.797460, 1.556070)
GRID_LAT = np.linspace(COORD_LL[0], COORD_UR[0], num=NUM_PATIENTS)
GRID_LONG = np.linspace(COORD_LL[1], COORD_UR[1], num=NUM_PATIENTS)
GRID_LAT = np.around(GRID_LAT, decimals=4)
GRID_LONG = np.around(GRID_LONG, decimals=4)

2. 医院门店位置

接下来我们将存储医院的名称和纬度坐标。 在您上面的示例中，这将是您的 24 家英国医院，我再次在这里做了一些事情。

# names and locations of hospitals
HOSPITALS = dict(
    ADDBR=(52.1779, 0.1464),
    BURY=(52.2412, 0.6939),
    PBOROUGH=(52.5548, -0.2613),
    NWICH=(52.6091, 1.2609),
    LONDON=(51.5553, -0.0993),
)

3.组装dataframe

现在我们使用上面的数据来创建一些数据列表和一个 dataframe。

# Simulate patient data: generate lists + dataframe
patient_latlongs = tuple(zip(GRID_LAT, GRID_LONG))
patient_id = [i for i in range(len(patient_latlongs))]
unit_visited = [random.choice(list(HOSPITALS.keys())) for x in range(len(patient_latlongs))]
unit_visited_latlong = [HOSPITALS.get(x) for x in unit_visited]

df = pd.DataFrame.from_dict(
    {
        "patient_ID": patient_id,
        "patient_latlong": patient_latlongs,
        "unit_visited": unit_visited,
        "unit_visited_latlong": unit_visited_latlong,
    }
)

Output：

   patient_ID     patient_latlong unit_visited unit_visited_latlong
0           0  (51.5781, -0.2323)       LONDON   (51.5553, -0.0993)
1           1  (51.7136, -0.0336)     PBOROUGH   (52.5548, -0.2613)
2           2   (51.8491, 0.1651)        ADDBR    (52.1779, 0.1464)
3           3   (51.9846, 0.3638)       LONDON   (51.5553, -0.0993)
4           4     (52.12, 0.5625)         BURY    (52.2412, 0.6939)
5           5   (52.2555, 0.7613)     PBOROUGH   (52.5548, -0.2613)
6           6      (52.391, 0.96)       LONDON   (51.5553, -0.0993)
7           7   (52.5265, 1.1587)       LONDON   (51.5553, -0.0993)
8           8    (52.662, 1.3574)       LONDON   (51.5553, -0.0993)
9           9   (52.7975, 1.5561)         BURY    (52.2412, 0.6939)

4. 寻找最近的医院

我们写了一个 function 来寻找最近的医院。 这可能对我们的示例有点定制。 如上所述，haversine 是一个非常方便的库。 这个 function 返回最近医院的钥匙。 我们可以在我们的hospitals字典中查找。

def find_nearest_hospital(latlong: tuple, hospitals: dict) -> str:
    """
    Calculate nearest hospital and return name of it. Assumes a dict
    storing hospital names as keys + latlong as tuples.

    latlong: tuple
        input latlong tuple

    hospitals: dict
        key / value pairs storing hospital names as keys and locations in latlong tuple values

    returns:
        name of closest hospital
    """
    distances = {}
    for hospital, location in hospitals.items():
        distances.update({hospital: haversine(latlong, location)})

    return min(distances, key=distances.get)

5. 计算距离

在 dataframe 中分配新列，计算离患者最近的医院。 转换比应用快一点，理想情况下我们可能会使用 numpy 矢量化 function 但这对于您的用例来说可能足够快。 如果没有，请回信，我们可以看看。

df = df.assign(
    closest_unit=df["patient_latlong"].transform(lambda x: find_nearest_hospital(x, HOSPITALS)),
    closest_unit_lat=lambda x: x["closest_unit"].replace(
        {k: v[0] for k, v in HOSPITALS.items()},
    ),
    closest_unit_long=lambda x: x["closest_unit"].replace(
        {k: v[1] for k, v in HOSPITALS.items()},
    ),
    visited_closest=lambda x: (x["closest_unit"] == x["unit_visited"]),
)

Output：

   patient_ID     patient_latlong unit_visited unit_visited_latlong  \
0           0  (51.5781, -0.2323)     PBOROUGH   (52.5548, -0.2613)   
1           1  (51.7136, -0.0336)         BURY    (52.2412, 0.6939)   
2           2   (51.8491, 0.1651)        ADDBR    (52.1779, 0.1464)   
3           3   (51.9846, 0.3638)        NWICH    (52.6091, 1.2609)   
4           4     (52.12, 0.5625)        ADDBR    (52.1779, 0.1464)   
5           5   (52.2555, 0.7613)        ADDBR    (52.1779, 0.1464)   
6           6      (52.391, 0.96)        NWICH    (52.6091, 1.2609)   
7           7   (52.5265, 1.1587)       LONDON   (51.5553, -0.0993)   
8           8    (52.662, 1.3574)       LONDON   (51.5553, -0.0993)   
9           9   (52.7975, 1.5561)     PBOROUGH   (52.5548, -0.2613)   

  closest_unit  closest_unit_lat  closest_unit_long  visited_closest  
0       LONDON           51.5553            -0.0993            False  
1       LONDON           51.5553            -0.0993            False  
2        ADDBR           52.1779             0.1464             True  
3        ADDBR           52.1779             0.1464            False  
4         BURY           52.2412             0.6939            False  
5         BURY           52.2412             0.6939            False  
6         BURY           52.2412             0.6939            False  
7        NWICH           52.6091             1.2609            False  
8        NWICH           52.6091             1.2609            False  
9        NWICH           52.6091             1.2609            False

在相关/不相关的笔记上，来自神经病房的写作。