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公裏格網數據與地形數據結合在人口分布趨勢分析中的應用

公裏格網數據與地形數據結合在人口分布趨勢分析中的應用
以空間化的人口數據爲基礎,選擇地形數據爲切入點,利用地理信息系統的空間分析功能,在統一的公裏格網上對人口分布與地形要素間的關系進行深入分析,討論二者之間是否存在必然的關聯。

公裏格網數據與地形數據結合在人口分布趨勢分析中的應用

 

1. 引言

人口的分布是一種自然與社會經濟現象結合産生的規律,它同時受到自然因素的影響與社會經濟的支配。自然資源是人口分布的客觀自然基礎和主要影響因素。目前,人口數據一般體現爲以行政單元爲基礎的統計數據,它與基于像素/圖斑的自然因素數據存在時空分辨率的差異,從而制約了二者綜合分析的深度與精度。近年來提出的“人文數據空間化”成爲解決這一問題的有效方法。在空間單元及其編碼的標准化基礎上,將人口、社會經濟數據進行空間化,將基于行政區劃單元(省、市、縣、鄉鎮等)、自然單元(流域、土壤類型、植被類型等)的信息轉化爲基于空間信息單元的空間信息,可以爲多領域間數據共享、空間統計分析帶來極大便利。

本文將以空間化的人口數據爲基礎,選擇地形數據爲切入點,利用地理信息系統的空間分析功能,在統一的公裏格網上對人口分布與地形要素間的關系進行深入分析,討論二者之間是否存在必然的關聯。

2. 數據來源

土地利用狀況是影響人口空間分布的重要因素,土地利用格局與人口密度之間存在著密切的聯系,因此本文所使用主要數據除人口數據和地形數據外,土地利用數據也作爲重要的數據被加以使用。

 

2-1  2010年全國土地利用空間分布數據産品

本文中的1公裏柵格數據集是以2010年國家人口統計數據、2010110萬比例尺土地利用數據以及DEM和路網等數據爲數據源,在地理信息系統背景數據和空間分析功能的支撐下,探尋人口密度與土地利用格局的耦合關系,構建空間分布模型,利用模型最終生成邊長1公裏1公裏的人口格網數據。

地形數據主要是基于全國1100萬比例尺地形圖生成的1公裏DEM數據,從中提取出高程和坡度信息。該數據制作單位同樣爲北京數字空間科技有限公司,獲取渠道爲地理國情監測雲平台網站(www.epuraask.com),如圖2-2所示

2-2 全國電子高程數據産品

3. 人口分布與地形的關系分析

自然環境對于人口分布的影響主要體現在兩個方面:首先是人類居住的適宜度,其次是人類從事各種各種生産經營活動的適宜程度。人類在某種程度上也一直致力于改變自然環境對人口分布的不利影響,但是這種改變的內容和程度比較有限,因此自然環境仍然是人口分布的重要基礎和主要影響因素。另外,一個區域的人口分布、人口數量、密度等,同該區域自然資源、社會經濟資源的承載力不匹配是導致人口分布發生變化的重要原因。人口分布規律發生變化後,又會對生産力發展,産業結構和經濟結構等帶來新的改變。

4. 空間分析技術流程

人口空間分布與地形關系的分析具體流程爲:

(1)      數據收集與整合:將人口數據、土地利用數據、地形數據及其他輔助數據轉換到統一的空間尺度(1公裏格網)、投影方式(Lambert)和存儲格式(GRID),並進行配准。空間分析工具使用了ESRI公司的Arcgis軟件。

(2)      人口與地形分級數據的生成:在Arcgis網格數據分析模塊GRID環境下,對于人口數據的人口數量這一屬性與地形的級別屬性進行關聯,進行複合運算,得出我國每一地形要素的等級所對應的人口空間數據層。

(3)      空間統計分析:在空間統計功能支撐下,對各級人口空間數據進行統計,並對統計結果進行綜合分析。

5. 結果與分析

本文以公裏格網尺度的高程和坡度兩個要素與人口分布建立聯系,對各個地形對應的不同級別的人口空間分布進行定量和定位分析。

5.1    高程:人口的垂直分布

(1)       不同高程區間的人口空間分布規律

下圖3-1從空間上反映了人口分布與高程的關系。

 


 

(2)      不同高程區間的人口數量統計

對我國不同高程區間的人口總數進行統計,可以看出,人口數量與高程間存在顯著的負相關關系。我國的人口多數集中在海拔500米以下的地區(約占78.3%),其中海拔1-200米的人口數量最爲集中,隨著高程的增加人口數量明顯下降,海拔3000-4000米和4000米以上區域分別只占全國人口總數的0.25%0.15%

5.2    坡度與人口分布的關系

(1)      不同坡度範圍的人口空間分布規律

下圖3-2從空間上直觀地反映出了人口分布與坡度的關系


 

(2)      不同坡度範圍人口數量的統計分析



對于不同坡度範圍的人口分布情況進行的統計結果可以看出我國的人口分布與坡度呈負相關關系,且我國大部分地區人口集中在地勢平坦地區:即坡度0-2的區域,該區域集中了全國94%以上的人口,而坡度在15-25及大于25的區域人口分別只占全國人口總數的0.17%0.02%

6. 結論

人口公裏格網數據與地形數據相結合對人口分布與地形間關系的分析中,采用了高精度人口數據,克服了因行政區劃統計單元與空間格網單元不匹配的問題,通過屬性關系的關聯和複合分析,生成了各種地形要素的人口空間分布情況,可以得到以下結果:

人口數量與高程、坡度均呈明顯的負相關關系,我國人口多集中在海拔500米以下區域,且表現出隨著高程增加人口數量急劇下降的特征;坡度15-25和坡度大于25的區域人口只占全國人口總數的0.17%0.02%

 

 

本文所使用人口數據和土地利用數據均來源于北京數字空間科技有限公司制作並通過地理國情監測雲平台網站(www.epuraask.com)發布的1公裏柵格數據産品