人口密度模擬研究

(重慶交通大學(xué) 土木工程學(xué)院 重慶 400074)

一、緒論

(一)人口密度空間化研究背景

人口的空間分布是指一定時(shí)點(diǎn)上人口在各地區(qū)的分布狀況，是人口過程在空間的表現(xiàn)形式[1]。傳統(tǒng)的人口數(shù)據(jù)主要來源于人口普查，而且是以行政區(qū)劃為基本單元的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)集，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)存在數(shù)據(jù)空間分辨率低、不準(zhǔn)確以及更新周期長等問題[2].60 年代以來，人口空間分布研究進(jìn)入定量化、定位化階段，進(jìn)入新的研究領(lǐng)域[3]。GIS 與遙感(RS)越來越多地應(yīng)用于人口空間分布中“社會(huì)數(shù)據(jù)空間化”“空間數(shù)據(jù)社會(huì)化”成為當(dāng)前地理科學(xué)、社會(huì)科學(xué)共同關(guān)注的焦點(diǎn)之一。

(二)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

20世紀(jì)50年代初期Clark[5]指出城市人口密度從城市中心向外圍表現(xiàn)為近指數(shù)式衰減，McDonald(1989)[5]對20世紀(jì)70年代至80年代后半期有關(guān)城市內(nèi)人口密度分布的論文進(jìn)行了整理[6]，運(yùn)用了Box-Cox變換確定最佳函數(shù)類型[7]。符躍鑫等解析了不同時(shí)間段沿海城市人口密度時(shí)空變化特征[8]；劉燕華等(2001)運(yùn)用GIS技術(shù)分析并計(jì)算了中國各省的理論人口密度分布[9]。

(三)研究內(nèi)容

本文針對landsat遙感影像信息，參照《城市用地分類與規(guī)劃建設(shè)用地標(biāo)準(zhǔn)》(GB50137)建立建筑物分類標(biāo)準(zhǔn)，提出人口密度空間化的網(wǎng)格單元面積權(quán)重內(nèi)插法。實(shí)現(xiàn)人口密度的三維空間模型表達(dá)，直觀地反映了人口密度的空間分布狀態(tài)[14]。

二、研究方法

(一)提取建筑物信息

本文根據(jù)建筑指數(shù)法來提取建筑用地信息，建筑用地類型反射電磁波譜具有明顯的異質(zhì)性。利用其反射波普的異質(zhì)性根據(jù)不同的運(yùn)算公式來提取不同的地物，本文主要提取建筑物信息：

MNDWI=(Green-MIR)/(Green+MIR)

NDBI=(MIR-NIR)/(MIR+NIR)

SAVI=[(NIR-Red)(1+L)]/(NIR+Red+L)IBI=[NDBI-(SAVI+MNDWI)/2]/[NDBI+(SAVI+MNDWI)/2]

SAVI是土壤調(diào)節(jié)植被指數(shù)，NDBIW是歸一化建筑指數(shù)，MNDWI為改進(jìn)型。歸一化水體指數(shù)，IBI為建筑用地指數(shù)，Green，Red，NIR,MIR分別代表綠光，紅光，近紅外和中紅外波段的像元值。L為土壤調(diào)節(jié)因子，其值介于0-1之間。城 市植被 覆蓋率 高于 30%時(shí),也可以用NDVI來作為植被指數(shù)。

NDVI=(NIR-Red)/(NIR+R)

(二)精度驗(yàn)證

在圖像上隨機(jī)選擇多個(gè)采樣點(diǎn)，選擇200個(gè)樣本點(diǎn)進(jìn)行分析，跟googleEarth影像進(jìn)行對比，驗(yàn)證結(jié)果的精度。

(三)基于城市人口分布的建筑用地分類

參照《城市用地分類與規(guī)劃建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》(GBJ137-2011)，進(jìn)行提取出的建筑用地的分類，按照分類標(biāo)準(zhǔn)可分為“一類居住用地”、二類居住用地”等。

三、人口密度空間化方法

面積權(quán)重內(nèi)插法主要思路是：首先在源數(shù)據(jù)區(qū)域疊加目標(biāo)數(shù)據(jù)區(qū)域，然后確定每個(gè)源數(shù)據(jù)區(qū)域落在某一目標(biāo)區(qū)域的面積比例，根據(jù)面積比例分配屬性值(人口密度)。對于圖像平滑而言，鄰域平均法是一種簡單的空域處理方法。鄰域平滑方法中點(diǎn)(X，Y)灰度值是平滑模板的均值，因此在人口密度空間化時(shí)也可以借助這一思路，在地圖上劃分方格，然后求取每一方格區(qū)域中的灰度值，即人口密度。

四、結(jié)論

根據(jù)所得到的數(shù)據(jù)制作人口密度分布圖，并查看其人口分布變化。人口問題一直是值得我們研究的一個(gè)話題，特別是在人口眾多的我國更需要我們隨時(shí)的掌握人口分布動(dòng)向，便于更好的處理像地震等的突發(fā)狀況，處理好減少傷害，更好的管理我們?nèi)嗣?；本文主要以Arcgis為數(shù)據(jù)分析平臺，Landsat影像為數(shù)據(jù)來源，將遙感影像與GIS結(jié)合進(jìn)行時(shí)空模擬分析，得到人口分布狀況，人口密度的時(shí)空變化受自然條件和社會(huì)條件的影響，良好的自然條件是人口分布的基礎(chǔ)條件，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平是其驅(qū)動(dòng)因素，趨使人口密度產(chǎn)生變化，土地利用類型的空間格局是影響人口密度的主要因素，土地利用類型的不同決定其人口吸引率。人口密度與區(qū)域發(fā)展相互影響，相互制約。自然條件和經(jīng)濟(jì)條件都良好的區(qū)域內(nèi)，有較大的人口包容量。