本文關鍵詞：基于土地利用的中國人口密度模擬，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

第./卷第0期!地理學報 基于夜間燈光數據的中國人口密度模擬 卓莉B8AA陳晉B8AA史培軍B8AA辜智慧B8AA范一大08AA一之瀬俊明3 UB9A環(huán)境演變與自然災害教育部重點實驗室8A北京師范大學資源學院8A北京B11?W2@ 09A民政部國家減…

林業(yè)科學現代農業(yè)科技2015年第5期 國有林區(qū)道路建設存在的問題及對策 張志偉 （河北省木蘭圍場國有林場管理局，河北圍場068450） 摘要在闡述林區(qū)道路類型的基礎上，就國有林區(qū)道路建設意義進行闡述，通過分析其建設過程中存在的問題，提出相應建議，以期…

國有林區(qū)改革指導意見 （2015年3月17日） 一、國有林區(qū)改革的總體要求 （一）指導思想。全面貫徹落實黨的十八大和十八屆三中、四中全會精神，深入實施以生態(tài)建設為主的林業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略，以發(fā)揮國有林區(qū)生態(tài)功能和建設國家木材戰(zhàn)略儲備基地為導向，以厘清中央與地…

第./卷第0期!地理學報

基于夜間燈光數據的中國人口密度模擬

卓莉B8AA陳晉B8AA史培軍B8AA辜智慧B8AA范一大08AA一之瀬俊明3

UB9A環(huán)境演變與自然災害教育部重點實驗室8A北京師范大學資源學院8A北京B11?W2@

09A民政部國家減災中心8A北京B11123@

39A日本國立環(huán)境研究所8A日本國茨城縣筑波市小野川B.>08A筑波市8A〒312>1123AD

摘要!人口密度網格化比人口密度行政單元化更接近人口的實際分布#而且是實現人口數據

與其他社會經濟統計數據$資源數據$環(huán)境數據復合%提高人口$資源$環(huán)境綜合管理能力

的重要途徑之一

感數據模擬了中國的人口密度!基于燈光強度信息模擬了燈光區(qū)內部的人口密度%基于人

口&距離衰減規(guī)律和電場疊加理論模擬了燈光區(qū)外部的人口密度%是應用P:,)^’_,夜間燈

光數據模擬人口密度研究的拓展和深入%研究結果與其他研究基本一致%但所需數據量較少%

更適合于大尺度人口密度的快速估算%為決策提供參考依據’結果表明%P:,)^’_,夜間燈

光強度數據具有實現人口以及其他社會經濟數據空間網格化的巨大潛力

關鍵詞!P:,)^’_,(人口(網格化(距離衰減(中國

BAAA前言

人口增長對社會$經濟$生態(tài)和環(huán)境有著深遠的影響EBT%獲取不同尺度上高精度的人口空間分布信息對于正確認識人口分布規(guī)律%分析人口$資源$環(huán)境和社會經濟發(fā)展的相互作用機制%提高人口$資源和環(huán)境的綜合管理能力意義重大E0>=T)人口密度網格化比傳統的人口密度行政單元化更接近人口的實際分布%而且方便整合數據%實現跨學科的綜合研究E2T

用遙感技術估算人口在不同尺度上均有應用

基金項目!國家杰出青年科學基金項目C=1=0211?D!E!

,KF56;D8A女8A博士生8A主要從事遙感應用研究

通訊作者!史培軍8A&X;I6YAQ\][I<GQ9KJ

0..>0W.頁

!

針對上述不足

!

!

研究所用數據包括!E#$%&4()%非輻射定標夜間平均燈光強度遙感數據F圖5G$該數據由日本國立環(huán)境研究所和東京大學在美國A@#6:#$%&4()%研究小組的協助下

M5G>統一投影格式$所有空間數據轉成)NOPQRST等積方位投影

M!D>建立以縣級行政邊界矢

量數據為基礎的空間數據庫$數

據庫包括以下字段!面積MWD&

總人口M=&(&D&農村人口

MX&(&D&非農人口MA&(&D&燈

光總強度M=#AD&燈光斑塊面積

M)WD&可居住區(qū)面積MYWD&燈

光斑塊占可居住面積的百分比

MXWD及人口配分類型MW=D$其

中

地理坐標和拓撲關系后自動生

成’人口字段值M=&(&&X&(&&

A&(&D通過行政編碼的關聯輸入

數據庫’燈光總強度M=#AD>和圖5>>5HH<年中國非輻射定標夜間燈光強度圖燈光斑塊面積M)WD>通過縣界矢Z[\8>5>>#$%&:()%>]9]>RN^[N]_Q._N‘[PRNSQ^TNaQRN\QT‘[\bST[]T5HH<

.!1地理學報!

$###研究方法

!

根據各縣燈光斑塊%燈光灰度值大于!的斑塊&$’(##)

!

!%$

%0+#確定適應居住區(qū)與不適應居住區(qū)#根據0’’1年234/#56/0

圖.##中國人口密度網格化模型

%注&圖中,-7為確定各縣所屬人口配分類型的參數

89:;#.##/<=#>?@A#B<CDE#@>#F@G=?9H:#7@7I?CE9@H#G=HJ9EK#9H#L<9HC#9H#0’’1#MCJ=G#@H#NO23P4Q2#H@HRDCG9CHB=#BC?9MDCE=G#

H9:<E#?9:<E#9HE=HJ9EK#GCEC

!

據以往研究’()*

的區(qū)域

冰川#裸巖及水體

.,0.的區(qū)域基本屬于郁閉度較高

的森林

研究中將其確定為不適應居住區(qū)$

其他

1!3/計算縣適應居住區(qū)面積

1!

適應居住區(qū)圖疊置分析

得各縣適應居住區(qū)面積%

123/計算燈光斑塊面積占縣適

應居住區(qū)面積的百分比1#

#

MD

1(3

型1

內的人口1記為$&’&3大于或者等

于非農人口’(!*%將人口根據燈光強

度分配到格網時

居住在燈光斑塊內#外的人口數

但這在中國目前可獲取的數據條

件下比較困難

基于上述考慮

縣燈光特征的不同采用不同的人

口密度模擬方法%按照#

>?@,

EDI

以及燈光強度與縣非農人口的相

關系數1圖(3%圖中易見

8

相關系數小于燈光強度與縣非農

人口的相關系數

時

系數大于燈光強度與縣非農人口

的相關系數

當#

占可居住區(qū)面積之比大于或等于

9.:時

圖[/-00=年中國縣級行政單元人口密度網格化類型

認為燈光區(qū)人口約等于總人口$

>?@,/[//ABC/GRTC/MN/PMICH?D@/TMTJHEG?MD/ICDL?GR/MN/OB?DE/?D/-00=當9.:/;#

$&’&

(,

+####!!,

(###

/###無統計數據

選取屬于類型$的所有樣本!對燈光總強度

人口

&.)(&,+

&’)##############################################(+,+#*##(+,+

式中%(+,+

方法與.1(1(類似!選取屬于類型$$的所有樣!%$

本!對燈光總強度

&!)(+,(

#########################################(+,(#*##(+,(

類型$$燈光區(qū)第.行政單元上的非農總人口

圖!##燈光強度與人口回歸分析

EFG1#!##HIGJIKKFLM#0M0=NKFK#?IOPIIM#QLQR=0OFLM#0MS#=FGTO#FMOIMKFON#UJLV#5WX4YZ6X

!

燈光區(qū)外人口密度的網格化模型主要!

基于人口密度$距離衰減規(guī)律和場疊加理論%類比電場&把中國的人口分布也近似看成是一個場$人口分布場&在人口分布場中&各城市中心的人口’社會經濟活動相對集中&對廣大周圍區(qū)域產生著影響&相當于(點電荷)&根據庫侖定律&假設(城市中心)在某點產生的(作用力)大小等于%&

(作用力)之和&即!

式中!.)*表示像元)*所受到的影響力&+等于燈光斑塊的個數&%-

但實際上&待分析像元往往只受到有限個與其較近的不同等級城市的影響&因此&文中將燈光斑塊分成三個等級&相當于特大’大’中小三種等級的城市&在每類城市等級中&認為與待分析像元最近的燈光斑塊對之作用力最強&其他影響力可以近似忽略%于是&待分析像元所受作用力按下式近似求取!,

()*%-()*.-()*.-()*

0%-

式中!()*表示待分析像元所受到的與之最近的特大城市產生的影響力&同理&()*表示待分析像元所受到的與之最近的大城市產生的影響力&()*表示待分析網格所受到的與之最

近的中小城市產生的影響力&’)*表示待分析像元到特大城市的最近距離&’)*表示待分析像

元到大城市的最近距離&’)*表示待分析像元到中小城市的最近距離%

求得待分析網網格所受作用力之后&將作用力分縣歸一化處理&得到各縣燈光區(qū)外可居住區(qū)人口配分系數&乘以各縣農村人口&即得各網格上的人口密度%具體計算步驟如下%

(’,-根據燈光像元在0領域的連通性&生成燈光斑塊&并計算燈光斑塊的總強度%(!)-設置費用柵格圖(12345678,%若像元位于不適應居住區(qū)&費用設為’/&若網格位于可居住區(qū)&則費用設為’%

*9,

*=,&計算待分析像元到各等級燈光斑塊的最近費用距離*1234&8734;>1?,%

(@,-按式(9A’/,計算待分析像元所受到的各等級城市的作用力之和(圖:8,%

(B)-確定人口分配系數%縣界矢量圖轉成柵格格式&并與影響力圖疊置分析&計算各縣總影響力&然后用各網格影響力與縣總影響力相比&得各網格歸一化影響力&即縣人口配分系數2)*3!1/01/0

2)*3%-.)*3C-!.)*3)A*(’’)

式中!3代表第3縣&.)*3表示第3縣’)*處像元所受到的影響力

(:)-計算各網格人口密度%各縣農村總人口乘以人口分配系數即得類型##燈光區(qū)外各

(/(地理學報!

圖/#中國特大城市%大城市%中小城市及其產生的影響力

5678#/##96:;#<=>=<?#2=@?AB=C#DBE2#:F=#:E:@<#<67F:#GH#ED#<67F:#B=76EI?#@IC#:F=6B#@::B@J:6I7#DEBJ=像元的人口密度!

&’()!

式中!!

類型***為無燈光區(qū)

目前的技術%經濟%交通條件下受城市的影響很小

&’,)!

式中!*!’!%表示第%縣總人口#+,%表示行政單元%上的適應居住區(qū)面積$

將類型*%**%***區(qū)的人口疊加

格上的人口密度值&圖-)$

.###結果分析

對模擬的結果按人口密度網格化類型分區(qū)進行統計&表’

另外

!

圖6

89:;6

表!!

&’()*+,-’./0’01/012/,34,45.’01,-67-/108,39:1-’’0*$%;<161-

*

/,,,結論與討論

人口密度網格化使人口分布的描述更加接近實際

0123+452夜間燈光衛(wèi)星數據因其在監(jiān)測人類夜間活動方面的優(yōu)越性

POS地理學報!

本文用$%&’2)*&夜間燈光數據的強度信息不僅模擬了燈光斑塊內部的人口空間密度#而且模擬了更為廣闊的燈光區(qū)外部的人口密度#是對基于燈光數據人口密度模擬研究的進一步拓展和深入!遺憾得是#由于缺乏詳細人口調查數據#該模擬結果尚未充分驗證!隨著詳細人口數據庫的逐步建立與完善#我們將進一步檢驗和完善模型!可以預期#隨著夜間燈光衛(wèi)星數據空間分辨率和輻射分辨率的提高以及詳細人口數據庫的建立#夜間燈光系列產品將在人口密度等社會經濟數據空間化研究方面將發(fā)揮更大的作用!致謝$中國科學院地理科學與資源研究所資源環(huán)境數據中心提供了縣級行政單元非農人口和總人口統計數據#對他們提供的支持和幫助表示衷心的感謝%

參考文獻!

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+!0/$5M?56/g/JI/^D;6/’/hG/*>68?\>6U/>/<:5M>:/=5=3:>4;56/8>4>M>?9/Z5D/9?4;C>4;64;56?/>4/D;?aG/

’B545<D>CC94D;\/J6<;699D;668/h9C549/&96?;666/LI/E544?9<96/gG/Y5D:8/=5=3:>4;56/;6/>/<D;8/5Z/?=B9D;\>:/]3>8D;:>49D>:?G/F649D6>4;56>:/g53D6>:/5Z/

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  本文關鍵詞：基于土地利用的中國人口密度模擬，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。