基于GIS的人口分布图的绘制研究_以辽阳市为例

第31卷第2期2008年4月

测绘与空间地理信息

GEOMAT ICS &SPAT IAL I N FORMAT ION TEC HN OLOGY

V o. l 31, N o . 2

A pr . , 2008

基于G IS 的人口分布图的绘制研究 以辽阳市为例

王雅雯, 王 利, 郭 峰

(辽宁师范大学, 辽宁大连116029)

摘图。

要:主要论述传统的人口分布专题地图方法及其不足, 阐述了人口分布与土地利用之间的关系, 运用人口在

不同用地类型上的分配的理论, 模拟人口分布, 根据辽阳市的土地利用情况以及人口数字准备来绘制人口分布关键词:人口分布; 人口密度; 土地利用

中图分类号:P208 文献标识码:B 文章编号:1672-5867(2008) 02-0097-05

Study on M appi ng t he D istri bution of Population Based on GIS

Taking Liaoyang as an Exa mple

W ANG Y a-w en , WANG L , i GUO Fe ng

(L i aon i ng Nor m al Un i versity , Da lian 116029, Ch i na)

Abstrac t :Th i s paper ma i n l y d i scusses the the m atic m ap of traditiona l popu lati on d i str i bution and its deficienc i es , and stud i es the re l a -ti onshi p bet ween the populati on d istri buti on and land use . Based on the theo ry o f popu l ation d i str i bution on the d ifferent types of lands , w e si m ulate the populati on d i str i bu tion . A ccordi ng to the conditions of land use i n L i aoyang and demograph i c data , w e dra w the m ap o f popu l ation d i str i bution .

K ey word s :populati on distri buti on ; populati on density ; land use

0 引 言

人口分布信息是经济社会信息的重要组成部分, 不

仅是人口管理工作需要, 也是其他有关部门、有关专业研究工作以及自然经济社会的系统工程分析与决策的需要, 为了深刻认识人口与地理环境之间的关系, 探索调整人口布局与经济布局的途径, 必须对人口分布状况有一个清晰的了解, 同时社会也迫切需要能够真实反映地理空间分布的人口分布信息, 像土地利用、设施建设这样的行业都需要知道人口的详细分布情况, 以便做出相应的决策。所以说通过G I S 技术这座桥梁, 人口信息经过空间分布化以后, 就能够和其它社会经济信息融会贯通。如今用来描述人口分布的方法很多, 因为传统的人口制图已无法满足人们的需求, 于是出现了很多新的研究成果, 本文则是根据土地利用情况对人口分布的影响, 运用不同用地类型上的人口分配理论, 通过G I S 技术, 来反映人口的分布情况。

[1]

1 传统的人口分布专题地图在描述人口分布中的缺陷

表示人口分布的方法很多, 例如等值区域图、直方图、饼图、等级符号图、点密度图和独立值图等。其中最常用的方法是等值区域图(choro P leth) , 使用这种方法的前提是认为人口在该区域内部是均匀分布的。人口密度, 作为表现人口分布的主要形式和衡量人口分布地区

[4]

差异的主要指标, 是通过该区域的人口数量和面积计算出来的。通过人口密度指标便于比较区域间人口分布的疏密情况, 显示区域间人口分布的差异性, 这对进行人口、资源与社会经济发展的宏观分析是比较方便的。但这个指标在说明区域人口分布差异时却存在极大的局限性。当进行人口分布微观尺度的空间分析或辅助其他领域的科学研究时, 很显然, 它的精确性是不够的, 它忽略了人口的空间性特征, 不能揭示人口与空间的任何功能性联系。

一个地区的人口密度, 反映该地区人口疏密、人口分布, 因此其变化会受多方面的影响, 如地域范围的大小、

[2, 3]

收稿日期:2007-06-07

作者简介:王雅雯(1983-), 女, 四川南部人, 在读硕士研究生, 研究方向为地理信息系统应用。

98

测绘与空间地理信息

2008年

人口的自然增长、自然环境因素、经济因素、社会因素等, 而决定人口分布疏密程度的这些因素, 又取决于各个地理空间的具体的自然、社会与经济等诸多条件。由于实际人口居住地疏密程度不同, 它的密度自然也是不同的。传统的方法把人口在行政区范围内看成是均匀分布, 这显然是不符合实际情况的, 表现在:面积的变化对计算人口密度的影响较大, 面积大的区域其人口密度有偏低的趋势, 反过来, 随着区域面积的减少, 人口密度有增加的

[5]

趋势; 同时没有顾及到行政区域内不宜居住地及其分布, 难以正确反映行政区域内人口的密集程度。所以说用传统的方法来描述人口分布并没有准确的反映人口实际分布情况, 更不能很好的描述人口居住的疏密程度。

高度、坡度、气温、河流等自然条件, 后者包括土地利用、道路、城市等要素, 这些要素与土地利用数据之间有着紧密

[6]

的联系。

[2]

社会经济因素对人口分布具有决定性的影响。人口分布不是一个独立的现象和过程, 它很大程度上会受到经济地理分布的制约, 因为人不能离开自身的劳动以及由劳动生产所创造出来的物质财富而生存, 换句话说, 哪里有生产哪里就有一定数量的人口存在。在土地利用的诸多驱动力因子中, 人类活动驱动力日益突出, 于是人口密度的变化与土地利用的变化有着较大的相关性, 各个物质生产部门的特殊要求, 不仅形成了生产布局的特殊形式, 还形成了人口分布的特殊形式, 如农业与乡村居民点布局, 工业与矿山和城市居民点的分布等。另外很多学者在人口分布和土地利用的相关性上作了研究, 这些研究数据表明土地利用最能体现人口分布的规律(表1) 。

2 人口分布与土地利用情况的联系

人口地理学家将影响人口分布的因素分为自然地理环境和社会经济因素两大类。前者主要指地理环境中的

表1 全国土地利用分类(过渡期间适用) 与人口居住分类

Tab . 1 Ca t egories of land use and residence in Chi na (used i n t he int eri m )

一级类

编号

名称

编号111213

1

农用地

14

二级类

名称耕地果园林地牧草地

111灌溉水田、112望天田、113水浇地、114旱地、115菜地121果园、122桑园、123茶园、124橡胶园、125其它园地131有林地、132灌木林、133地疏林地、134未成林造林地、135迹地

141天然草地、142改良草地、143人工草地

151畜禽饲养地、152设施农用地、153农村道路、154坑塘水

15

其他农用地

面、155养殖水面、156农田水利用地、157田坎、158晒谷场等用地

20

2

建设用地

居民点击独立工矿用地

201城市、202建制镇、203农村居民点、204独立工矿用地、206盐田、206特殊用地

铁路用地、公路用地、民用机场、港口码头用地、管道运输用地

水库水面、水工建筑用地

荒草地、盐碱地、沼泽地、沙地裸土地、裸岩石砾地、其它未利用土地

河流水面、河流、水面、苇地、滩涂、冰川、永久积雪

R A

三级类

居住分类

A A A A

26273132

交通设施用地水利设施用地为利用土地其它土地

A A N N

3未利用地

注:N 为无人区、R 为居住区、A 为非居住区。

3 绘制方法

既然人口分布与地理位置、地貌形态、土地覆盖现

状、经济发展状态等因素密切相关, 要运用不同用地类型上的人口分配理论, 真实反映出人口居住的分布情况, 就要在现有G I S 技术、空间数据条件下解决以下几个问题:一是要有该区域精准的土地利用图, 因为传统的人口密度计算是认为区域内的人口是均匀分布的, 而实际情况中, 在行政区域内存在一些不适宜居住的区域, 其面积在, 影响也很大, 所以要根据行政区域的分布情况、土地的利用情况、用地面积数量及分布等情况制作精准的土地利用图。二是要利用卫星影像, 对下地面类型进行分类, 建立人口密度与各个土地利用的类型所占地面面积之间的关系。三是要有该地区近期的人口普查统计数据。基本绘制流程如图1。

考虑到不同用地类型上人口分布的不均匀的特点, 即不同的行政区域对人口密度的影响, 我们不能选用传统的人口密度计算方法, 顾及到不适宜居住地区对人口密度, :

[7]

第2期王雅雯等:基于G I S 的人口分布图的绘制研究 以辽阳市为例99

宏伟、弓长岭五区, 市府驻白塔区, 人口18210000人。辽阳市区东部为低山丘陵, 千山山脉纵贯其间, 海拔500m 以上的山峰数百座, 最高山峰大黑山、白云山海拔均在千米以上。西部为冲积平原, 占全市面积的52. 1%,有太子河等大小河流87条。

2) 基本用地情况。2004年统计全市用地

22

474323 95h m , 其中农用地合计378293. 41h m , 包括耕地、园地、林地、草地和其他用地; 建设用地合计

2

63607. 45hm , 包括居民点及工矿、交通运输用地和水利

2

设施用地; 未利用地合计32423. 08hm , 包括荒草地、盐碱地以及河流等水域用地。

4. 2 实验过程与结果

在土地利用数据方面, 根据 全国土地分类(过渡期间适用) 统计与人口居住分类表(表1), 我们将辽阳市土地利用栅格图利用M a p info7. 0软件进行数字化, 生成矢量数据的土地利用数据图(图2) 以及相同地图投影的辽阳乡镇街道行政界线矢量图, 根据制图需要, 建立必要的属性数据库, 根据辽阳市实际情况, 给土地利用数据相关属性赋予相应的属性值。人口数据为2005年辽阳市统计数据, 包含了城市的街道人口以及县或县级市的乡镇人口。

图1 绘制流程图

Fig . 1 F l ow char t for m app i ng

p i =N i / A ij

j=1

m

P i 为第i 个研究区域的人口密度, N i 为该区域的总人口

数, A ij 为第i 个研究区域第j 类居住类型的区域面积。

另外, 在人口居住区域也分为人口稀疏区和人口密集区(例如同一行政区域内城市人口密度要大于农村人口密度), 考虑到其密度的不同, 在计算该区域时, 根据人口稀疏区与人口密集区的面积在总面积的比例, 可根据人口密度的递归算法:

D n =Dx Ax +DmAm

即根据平均密度以及地区的具体情况(遥感卫星图像), 在平均密度的基础上先对人口稀疏区人口密度进行估计, 从而推算出稠密区域的人口密度, 式中D n 代表密度, Dm 代表稀疏区人口密度, Dx 代表密集区人口密度, Am, Ax 分别为稀疏区和密集区的面积比例。通过假定稀疏地区的人口密度来求得稠密地区的人口密度的方法对于密度估算是非常有用的, 因为人口稠密地区的密度对

[8]

人口稀疏地区的密度的假定误差并不是十分敏感的。

对于特殊用地的人口密度, 根据其行政区域具体的情况, 做出人口密度预测。

最后根据得出的不同的密度值, 选择适当的专题地图表示方法, 把人口落实到空间实体上, 绘制出人口分布专题地图。

图2 辽阳市土地利用局部图

F i g . 2 Partialm ap of l and u se i n L i aoyang

将辽阳市土地利用与辽阳乡镇街道行政界线矢量图进行叠加, 得到各个乡镇及街道的土地利用情况。根据人口居住分类(表1), 我们将各行政区域地类中为居住区的城市, 建制镇, 农村居住点提取出来, 作为人口密度的面积参数, 根据辽阳市2005年人口统计数据表, 计算出辽阳市61个行政区域可居住区内单位面积上的人口数, 单

2

位是 人/h m (人/公顷) 。在平均密度的基础上, 可根据航空影像以及实地调查, 估算人口居住稀疏地区的人口密度, 以此来推算人口稠密地区的人口密度。

随着辽阳市经济社会的快速发展, 尤其是东北老工业基地振兴战略的实施, 全市的城市化进程加快, 工矿区

2

也快速发展起来。全市独立工矿用地12739. 17h m , 约

2

占建设用的的1/5, 最大独立工矿面积2511. 939h m , 对于独立工矿这样的特殊用地, 主要对大型工矿作的实地调查, 根据独立工矿的面积与规模, 推算人口密度。另外, 在非居住区域仍有居住群的存在, 例如在耕地、林地或是, 4 以辽阳市为例, 运用上述方法绘制人口分布图

4. 1 辽阳的自然情况及基本用地情况

1) 自然情况。辽阳市位于东经122 35 04 ~123 41 00 ; 北纬40 42 19 ~41 36 32 之间, 地处辽东半岛低山丘陵与辽河平原过渡地带, 坐落在千山脚下太子河之滨, 地属温带大陆性季风气候。南接鞍山, 北依沈阳, 东临本溪, 西与辽中县接壤, 土地面积4743k m 2, 其中, 市区

2

域的面积非常小, 但在模拟人口分布的时候却不能忽略它的存在, 正因为他们的面积非常小, 通常情况下我们可以用一个点来表示他的具体位置。

在完成上述步骤后, 便可以根据得到的人口密度, 绘制专题地图。图3就是通过上述方法, 绘制的辽阳市人口分布专题地图。

在得到基于土地利用的辽阳市人口分布专题地图的

同时, 我们用传统制图方法也绘制出了人口分布地图(图4) 。通过比较我们可以看出, 传统的制图方法将人口平均到各研究区域的各个角落, 那些不适宜人居住的地区也会有人口的存在, 另外在图4中我们也可以清晰地看到蓝色河流区域有点的存在, 而在基于土地利用的人口分布专题地图(图3) 中则不会出现类似问题, 并且分布的精

度也有很大的提高。

图3 辽阳市人口分布专题地图及放大50倍的局部地区人口分布图

F ig . 3 T he th e m atic m aps of popu l at i on d istr i bu ti on i n L iaoyang and a part of it by l arge 50ti m

es

图4 用传统制图方法绘制的人口专题地图及放大50倍的局部地区人口分布图

Fig . 4 The trad itional m ethod of mapp ing the popu l ation d istr i bu ti on the m atic

map and a part of it by large 50ti m es

5 结束语

土地和人口是当今世界普遍关注的紧迫问题之一, 给

予土地利用进行人口数据空间化是土地和人口复合的最

[9]

佳方式。本文是把土地利用的空间布局与人口分布的联系作为影响人口分布的主要因素, 以土地利用数据和人口统计数据为主要的数据源, 运用M apI n fo 软件来描述人

口的空间分布, 绘制人口分布地图, 并且运用于实际, 绘制出辽阳人口分布专题地图。相比于点值法和格网法, 这种方法具有较强的可操作性, 且不易造成信息冗余, 另外利用高分辨率遥感影像, 提取高精度的土地利用信息, 使得模拟人口分布的精度有所提高。但这种方法也只是从土地利用对人口分布的影响方面出发, 来绘制人口分布地图, 除此之外, 影响人口分布的因素还有很多, 另外模拟人口分布也

1991.

是一个很复杂的问题, 随着技术的不断发展, 绘制人口分布专题地图的精度也会逐步提高。

参考文献:

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[编辑:张兴儒]

(上接第93页)

4 结束语

测绘信息资源涉及大量有关国家经济、政治和军事

的敏感信息, 如何提高测绘信息数据管理中的安全性、高效性, 如何对使用测绘数据的用户进行有效的身份认证和授权, 成为测绘科学数据共享进一步发展和推广的关键。测绘科学数据共享应用平台, 面向测绘生产与管理部门的应用需求, 研究网络环境下涉密测绘数据管理技术, 实现各种类型地理信息可控制地数据加载、质量控制、数据加密、权限分配、数据发布和痕迹跟踪, 达到测绘信息安全管理和高效使用的目的。

数据共享问题目前本身是个比较复杂的问题, 它涉及的因素非常广泛。本文只是针对测绘科学数据共享中的数据安全进行了有益的探讨, 如何充分发挥共享平台的作用, 与包括海洋科学数据、资源环境科学数据等在内的科学数据共享工程进行汇交协调, 提供面向公众的测绘科学数据增值服务, 还需进一步的研究。

(上接第96页)

换。如果有特殊的需要, 可以利用CAD 的外挂数据库将这一功能完善。

3)MAPG I S 到CASS 文件的转换中, 生成的CA SS 交换格式文件必须严格按照标准文件格式书写, 否则会造成CASS 系统读取文件时发生异常。

参考文献:

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[2] 张福浩, 刘纪平, 王亮, 等. 测绘数据安全管理系统设计开发[J].测绘科学, 2006, 31(1):77-80.

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[编辑:张兴儒]

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[7] 地理信息技术交流站. A utoC AD 数据转M ap G IS [EB /

OL].htt p ://www.3s2go . com /.

4 结束语

利用本文中使用的转换程序完成了张家界城镇地

籍建库工作中的所有图幅数据的转换工作。转换后的数据直接导入MAPG I S 图库管理系统进行维护和发布。运用该转换工具, 大大地提高了项目的进度, 减少了手工操作量, 也使得数据生产和数据管理有效的结合在一起。

本文中使用的转换方法已经在V isual C ++6. 0和M ap G I S SDK67的集成环境下通过测试。

[编辑:张兴儒]