基于GIS的社会统计数据空间化处理方法

社会统计数据的空间化是当前地理科学和社会科学共同研究的热点问题之一,根据社会统计数据的特点可以将其分为和值(extensive)变量型统计数据和均值(intensive)变量型统计数据两种类型.分析了这两类社会统计数据在区域拆分与合并时的特点,并尝试将网格单元面积权重内插(GCAWI)法引入社会统计数据的空间化的工作中,提出了确定网格单元大小的原则和采用图像平滑技术改进空问化结果的方法.以徐州市人均GDP数据(均值变量型统计数据)空间化为研究实例,采用网格单元面积权重内插法实现了徐州市人均GDP数据的空间化,而且运用图像平滑技术得到了比较满意的结果.     

社会经济数据空间化研究进展

由于传统的社会经济数据在地学研究和使用中存在着数据结构不一致、空间单元不匹配和数据在空间单元内均一化等问题,因而需要对社会经济数据进行空间化,使其满足科学研究的需求。国内外社会经济数据空间化的研究主要集中在人口数据空间化和GDP数据空间化两方面,而其他社会经济数据空间化的研究尚不多见。经过数十年的发展,国内学者提出了至少10余种社会经济数据空间化模型。该文按照其思想及方法的不同将其归为空间插值法、土地利用/土地覆被影响模型、多源数据融合法及遥感反演法四类,分别对其做了详细介绍,并评述了各种方法的优缺点;指出了今后对社会经济数据空间化结果应用的两个方向:用于分析社会经济数据对生态交错带时空变化的影响和根据社会经济数据空间化的结果进行土地利用历史重建。     

基于遥感数据和POI数据的GDP空间化研究 ——以北京市为例

为了比较分析不同数据对格网化社会经济活动空间分布精度差异性的影响,以北京市为例,基于土地利用数据对第一产业空间建模,基于NPP/VIIRS夜间灯光数据和POI数据运用熵值赋权和代用数据空间展布的方法对第二、三产业空间建模,将第一产业和第二、三产业进行格网叠加,并与辖区GDP统计数据进行误差分析。结果表明:借助土地利用数据、NPP/VIIRS夜间灯光数据和POI数据的GDP空间模拟结果与真实分布格局较为一致,而使用土地利用数据和夜间灯光数据进行GDP空间化模拟的精度明显降低。因此,将反映细节信息的POI数据加入到GDP空间化研究后,能够进一步扩展GDP空间化的数据源,提高GDP空间化模拟精度。基于土地利用数据、NPP/VIIRS夜光数据和POI数据可以实现较高精度的GDP空间化模拟。     

我国经济社会统计数据空间均匀程度分析

在经济社会数据应用中,以行政单元为空间统计对象的数据仍是目前最常用的数据.经济社会统计数据表示的是统计对象在空间区域上的一种平均状况.由于我国同级别行政区域的面积大小差别很大,统计区域内部差异也很明显,这导致同级别行政单元上的统计数据表现出的区域内部空间分布的真实性有很大差异,即数据表现出来的空间均匀程度有很大差异.这里以经济社会统计数据空间离散化分析为基础,利用GIS软件空间分析方法计算部分经济社会统计指标在不同省级行政单元上表现出来的空间均匀程度,用以说明不同经济社会统计指标表现出来的区域真实性,为相应数据的应用提供空间标尺参考.     

基于DMSP/OLS夜间灯光数据的省域GDP统计数据空间化方法——以广西壮族自治区为例

针对省域小尺度资源环境研究领域对空间型社会经济数据的需求,以DMSP/OLS夜间灯光数据为依据,采用GIS与SPSS相结合的方法,分析广西生产总值、第一产业、第二产业、#工业和第三产业分别与夜间灯光指数的相关性,构建广西2010年GDP统计数据的空间化模型,并制作广西1km*1km GDP密度专题图。结果表明,DMSP/OLS夜间灯光数据与省域GDP的空间分布相关性明显,相关系数为0.9755。估算得到的GDP密度能够完整地反映广西GDP宏观分布现状,可为今后经济决策和产值估算提供一定的依据。     

基于RS和GIS的区域人类活动强度空间模拟

人类活动强度的定量化和空间化是研究人类活动对生态环境影响的重点和难点,传统的统计方法难以实现空间定量化,而忽略社会经济统计数据的空间模拟方法获得的人类活动强度也存在缺陷。文中基于遥感、交通、地形和统计数据,探讨了综合应用统计、遥感和GIS方法模拟区域人类活动强度的方法,并应用该方法对衡阳盆地人类活动强度进行了模拟。定性分析结果表明,该方法能够较准确地获取区域人类活动强度空间分布。     

行政单元数据向网格单元转化的技术方法

数据网格化是图形绘制、科学计算和空间模型实现的基础工作。文章提出了空间数据从行政单元向网格单元转化的技术方法,在ARC／INFO软件的支持下,以人口数据为例,实现了这一方法。结果表明：利用网格单元表达社会、经济数据的空间分布,比用行政单元本身更接近于实际。如果提高网格单元的分辨率和行政单元数据的空间尺度,网格化的结果就会达到更加令人满意的效果。而且这种方法也可以用于其它统计单元数据(包括遥感数据)向网格单元的转化。     

社会经济统计数据热点探测的MAUP效应

为探讨不同尺度下社会经济统计数据热点的变化规律及其影响因子, 本文基于2000 年全国县级农业统计数据和2008 年北京市第二次经济普查数据, 按照一定的聚合规则得到不同尺度的数据, 计算不同尺度下的局部空间自相关指标G 统计值并对其进行显著性检验得到热点分布, 分析不同聚合尺度下热点的变化规律。然后运用Logistic 回归分析探测了影响聚合前后热点变化的因素, 并根据探测结果建立了预测聚合前后热点变化的Logistic 模型。分析结果表明, 基于G 统计探测的热点分布具有明显的空间尺度效应, 聚合水平越高、空间尺度越大, 热点数目越少。Logistic 回归分析的显著性分析表明, 热点包含的面状单元数目和热点的平均G 统计值是影响热点探测尺度效应的主要因素。热点包含的面状单元越多, 热点的平均G 统计值越大, 热点探测结果受尺度效应的影响越小。研究建立的热点变化预测模型, 可以在细尺度热点分布状况已知时, 根据热点包含的面状单元数目和热点的平均G 统计值来预测聚合后热点的变化。对模型精度的交叉验证结果表明, 模型对全国县级农业统计数据热点变化预测精度可达到93.8%, 对北京市第二次经济普查数据热点变化预测精度达到94.2%。两套数据试验得到的结论一致, 说明热点探测的尺度效应变化规律和所选变量以及研究区域的大小无关。     

人口统计数据空间化模型综述

人口统计数据空间化是人口信息与其他资源环境、社会经济等信息进行空间集成的基础.本研究对国内外人口统计数据空间化研究进行总结,归纳了水热条件、地形地貌、土地利用、交通廊道、夜间灯光等不同建模参考因素对人口空间分布的影响,并分析比较了10个主要的人口统计数据空间化模型,进而对当前人口统计数据空间化研究中存在的问题做了总结,并讨论未来的研究方向.综述认为人口统计数据空间化的研究将向数据获取多源化、建模因素综合化、模拟格网精细化、模型应用实用化等方向发展;目前需要改进的问题包括:1)统一的人口数据统计标准;2)人口结构特性相关的空间化,特别是流动人口的空间分布特征识别;3)城市街区尺度的空间化方法研究;4)多源数据与人口动态信息综合中的时相匹配;5)统一的空间化指标量化方法;6)模型参数优化与精度验证方法完善.     

城市范围界定与标度律

标度律作为城市发展的重要规律之一,反映了城市经济活动产值、基础设施数量等要素随城市人口规模的变动情况,在城市研究领域引起了广泛讨论。但由于不同国家的城市统计数据对应的空间范围各不相同,导致标度律系数受城市边界范围选取影响很大。本文通过比较中、美两国统计数据对应的空间范围,并结合普查、城市统计年鉴和遥感数据,计算了不同空间范围对应的标度律系数。结果表明：① 不同空间尺度和数据源得到的标度律系数有较大差异。就空间尺度而言,市辖区比市域范围的数据更符合标度律模型,因为中国城市市域范围内还存在大量的非城市化地区,并不符合标度律模型的适用条件;就数据源而言,遥感数据比城市统计年鉴数据有更好的拟合优度;② 与美国城市相比,中国城市人口集聚带来的经济增长率更高（标度律系数更高）,市辖区人口每增加一倍,经济规模可增加122%,这一数字在美国是111%;而在家庭能源消耗（用水、用电）和土地利用方面,中国城市的效率更低;③ 从中国城市内部对比来看,大城市与中小城市在经济规模、土地利用方面的标度律（集聚效率）明显不同,人口集聚效应带来的大城市经济增长率、工资收入要远高于中小城市;能源消耗方面,中小城市比大城市更有效率。最后,本文还从建立更加有效的统计单元、传统统计数据与大数据结合、模型机制探索3个方面阐述了城市标度律未来可能的研究方向。     

城市边缘带识别研究进展与展望

城市边缘带作为城市与乡村相交接的特殊地带,是城市化进程中最为敏感的区域;城市边缘带的定量识别是研究边缘带社会结构、景观格局和发展梯度的基础工作,也是城市化生态环境效应定量分析的前提条件。但边缘带识别的理论与方法未受到足够重视,缺乏系统梳理。本文在对比分析城市边缘带及相关概念的基础上,明确了城市边缘带识别的实质与内涵;提出了基于指示要素—空间单元—判别模型的城市边缘带识别概念框架,并从上述三方面系统回顾了国内外城市边缘带识别研究进展;对未来研究进行了展望,认为城乡作用机理探析、多要素综合识别、非参数化模型融合、多尺度转换以及长时间序列动态监测等将是下一步重点研究方向。     

多元统计回归及地理加权回归方法在多尺度人口空间化研究中的应用

对统计型人口数据进行格网形式的空间化可更直观地展示人口的空间分布,但不同的人口空间化建模方法和不同的格网尺度在表达人口空间化结果方面存在差异。本文在人口特征分区的基础上,引入DMSP/OLS夜间灯光对城镇用地进行再分类,采用多元统计回归和地理加权回归方法(GWR),开展人口统计数据空间化多尺度模型研究,生成1 km、5 km和10 km等3个尺度的2010年安徽省人口空间数据,并对3个尺度下2个模型结果进行精度评价与比较。结果表明：人口空间数据精度不仅与建模所用方法关系密切,还受到建模格网尺度大小的影响。基于多元统计回归方法的模型估计人口数与实际人口的平均相对误差值随着尺度的增加而降低,而基于GWR方法获得的人口空间数据误差值随着尺度的增加而升高。整体来看,基于GWR方法的1 km研究尺度的人口空间数据平均相对误差最低(22.31%)。区域地形地貌条件与人口空间数据误差有较强的关联,地貌类型复杂的山区人口空间数据误差较大。     

生态屏障约束下的综合功能区划研究——以云南省昭通市为例

Ecological shelter zones reconstruction is an ecosystem restoration and conservation project aimed to the ecological safety of nations, regions and basins. Reconstruction of ecological shelter zones of the upper reaches of the Yangtze River became one of the most important tasks of Western Development strategy. This article, taking Zhaotong as an example, studies the functional regionalization of ecological shelter zones. The study supplies a case for functional regionalization of small and medium regions whose main tasks are environment reservation. With the guidance of theories of functional regionalization, and based on the analysis of Zhaotong＇s natural, ecological and socioeconomic factors, the paper suggests five principles for factors selection. These principles include： （1） reversing order evaluation; （2） selecting main factors; （3） keeping the integrality of administrative regions of towns; and （4） making the products acceptable by local government. To analyze spatial status of selected factors, LUCC data in 2002, 1：50,000 relief maps and town-unit socioeconomic statistical data in 2004 are used. RS and GIS tools are also applied to melt traditional and modern geographical methods. This would be useful to functional regionalization research in mountainous areas. As a conclusion, the leading functional regions of ecological conservation or economic development are suggested, respectively. Zhaotong city is divided into two-level functional regions. The first-level includes three leading functional regions and they will lead developing direction of sub-regions. The second-level includes eight sub-regions, which are policy implemented regions, and will supply guidance to Zhaotong＇s ecological shelter zones reconstruction.     

代表性人口空间分布数据集的精度评价——以2010年广东省为例

以人口密度差异显著的广东省为研究区,比较Worldpop、GPW v4和2种中国公里网格人口分布数据集的空间分布一致性,并以第六次全国人口普查数据为真值,按人口密度分为高、中、低3组,从误差的数值分布和空间分布两方面定量评价4种数据集的精度,最后讨论估算误差的可能来源及数据适用性。结果表明,4种网格人口数据集中Worldpop整体精度最高,且在人口密集区的精度也是最高;GPW v4在低人口密度和中人口密度区域精度略高于Worldpop,但对镇街内人口分布细节刻画不够详细;2种中国公里网格人口分布数据集精度较前两者低,主要受空间化方法和模型变量的选择所限制。Worldpop适合用于人口密度中等及人口密度高区域的精细化研究,GPW v4适合用于长时序、最小研究单元大于镇街的研究,第一种中国公里网格人口分布数据集适合用于需要考虑镇街内人口分布和空间异质性的研究,第二种中国公里网格人口分布数据集适用于需要考虑人口分布细节和空间格局变化的长时序研究。     

Functional regionalization with the restriction of ecological shelter zones: A case of Zhaotong in Yunnan

Ecological shelter zones reconstruction is an ecosystem restoration and conserva-tion project aimed to the ecological safety of nations, regions and basins. Reconstruction of ecological shelter zones of the upper reaches of the Yangtze River became one of the most important tasks of Western Development strategy. This article, taking Zhaotong as an exam-ple, studies the functional regionalization of ecological shelter zones. The study supplies a case for functional regionalization of small and medium regions whose main tasks are envi-ronment reservation. With the guidance of theories of functional regionalization, and based on the analysis of Zhaotong’s natural, ecological and socioeconomic factors, the paper suggests five principles for factors selection. These principles include: (1) reversing order evaluation; (2) selecting main factors; (3) keeping the integrality of administrative regions of towns; and (4) making the products acceptable by local government. To analyze spatial status of selected factors, LUCC data in 2002, 1:50,000 relief maps and town-unit socioeconomic statistical data in 2004 are used. RS and GIS tools are also applied to melt traditional and modern geo-graphical methods. This would be useful to functional regionalization research in mountain-ous areas. As a conclusion, the leading functional regions of ecological conservation or economic development are suggested, respectively. Zhaotong city is divided into two-level functional regions. The first-level includes three leading functional regions and they will lead developing direction of sub-regions. The second-level includes eight sub-regions, which are policy implemented regions, and will supply guidance to Zhaotong’s ecological shelter zones reconstruction.     

地理单元划分对城市热环境响应规律的影响——以北京为例

尺度效应及空间异质性决定了同一种影响因子在不同地理单元中对生态过程的作用程度存在差异。论文选择城市热环境效应这一典型城市生态过程为研究对象,针对地理单元划分对热环境效应响应规律研究较少的现状,选择土地利用分类、网格、街区、局地气候区4种地理单元,选取常用景观组分指标——归一化差值植被指数(normalized difference vegetation index, NDVI)、不透水面比例(impervious surface area, ISA)和改进的归一化差值水体指数(modified normalized difference water index, MNDWI)为热环境影响因子,探究不同地理单元中城市热环境对景观组分响应规律的差异。以POI数据重新定义的北京市城区为研究区,结果表明：① 单因子与地表温度Pearson相关性分析得出街区和网格作为划分单元,各影响因子与地表温度相关性较高;② 利用多因子回归方法更适合于地表温度空间分异的解释,植被和不透水面比例因子的组合在4 km网格单元,植被、水体组合及植被、水体、不透水面比例的因子组合在局地气候区单元对地表温度空间分异的解释力度最强。论文为北方大城市热岛影响因素选择提供依据,充实了不同尺度热环境效应响应规律的案例研究,并为城市生态环境效应选择适当研究单元提供依据。     

中国省域广播电视业发展水平的空间计量研究

以2008~2014年中国31个省域的统计数据为基础,采用空间计量经济学方法对中国广播电视业发展水平的空间格局及其影响因素进行测算与分析。研究发现,中国省域广播电视业发展水平最高的集聚分布于东部沿海地区,部分东部地区和中部地区发展一般,西北、西南地区发展水平较低,总体呈现从东向西递减的梯度变化,但全国整体发展水平呈现显著上升趋势。经济发展水平、消费需求、财政投入和信息技术水平与中国广播电视产业呈现正相关,而产业结构与广播电视产业呈现负相关,且各省地理空间的邻接上未表现出溢出效应。     

基于格网的甘肃省生态经济分区研究

在讨论以往生态经济分区研究方法与理论的基础上,提出了新的研究思路--基于网格的生态经济分区。利用GIS格网技术和相关统计软件,从甘肃省生态与经济两大系统耦合发展的历程分析入手,选取2010年甘肃省的26个生态经济指标,以6 km×6 km的规则格网,将整个甘肃省分为12 243个研究单元。经过分析比较,甘肃省被分为4个生态经济区即西北干旱区(Ⅰ)、陇中冷温带半湿润区(Ⅱ)、甘南高寒带湿润区(Ⅲ)、陇南暖温带湿润区(Ⅳ)和21个生态经济亚区。结合DEM,进一步对研究区进行分区,以期为促进形成甘肃省可持续发展格局提供科学依据。研究表明,格网技术提高了分区的精度和速度,是进行生态经济分区的有效方式之一。     

渭河流域水土流失治理效率的时空格局演化与影响因素

运用Bootstrap-DEA模型计算2000~2015年渭河流域陕西段39个县区水土流失治理效率;结合探索性空间分析方法（ESDA）和地理加权回归模型(GWR)分析各县水土流失治理效率的时空演化特征及其影响因素。研究结果表明：① 2000~2015年,研究区水土流失治理效率从0.263增至0.336,整体治理效率仍处较低水平;前期生态治理效率的增加缘于纯技术效率的提高,后期规模效率对治理效率的增加起到了主导作用。② 县域的治理效率在空间上呈现集聚状态;热点分析结果进一步显示,2005年治理效率表现出2个热点集聚区,即以宝鸡市千阳县为热点区、乾县和武功县为核心辐射至永寿县和礼泉县的热点集聚区,冷点区域则以临潼为中心,辐射到西安市辖区、高陵、富平和三原县;2010~2015年治理效率的热点区域与冷点区域较2005年有所收缩且保持相对稳定。③ 渭河流域水土流失治理效率的时空变化是降水、坡度、灌草面积覆盖度、人口经济和农业生产共同作用的结果,且各影响因素在不同时期对各县的治理效率的贡献呈动态变化,这意味着政策制定者需要从全局角度权衡不同因素的影响效果。     

环渤海地区城市人居环境质量评估及影响因素

城市人居环境是城市居民生活质量和满意度的重要内容。本文以环渤海地区44个城市为例,从人居硬环境和软环境两方面评价人居环境指数,运用描述统计和GIS制图方法,分析环渤海地区城市人居环境综合质量空间差异及其影响因素,研究发现：①人居环境综合指数存在显著空间差异,沿海城市的人居环境质量明显高于内陆城市;在省级行政单元中,辽宁省人居环境综合指数最高,天津最低。②环渤海地区城市人居环境指数与经济发展水平和城镇化水平不存在显著的正相关关系,但与人口规模存在显著的负相关关系,表明仅提升经济发展水平和城市化率并不能提升城市人居环境质量,但合理控制城市人口规模则可有助于提升城市人居环境质量。