【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及遙感技術(shù)與地理信息系統(tǒng)領(lǐng)域，公開了一種基于二三維用地功能結(jié)構(gòu)的城鄉(xiāng)統(tǒng)計人口空間化方法。
技術(shù)介紹
1、人口的空間分布格局是國土空間規(guī)劃、城市發(fā)展研究、自然資源開發(fā)、災(zāi)害風(fēng)險評估與救援等領(lǐng)域的關(guān)鍵信息。傳統(tǒng)的人口數(shù)據(jù)通常以行政區(qū)為單元，通過人口普查等統(tǒng)計手段獲取，統(tǒng)計方式具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚撝闻c權(quán)威的規(guī)范流程，但是存在更新周期長、數(shù)據(jù)可視化與空間分析困難、數(shù)據(jù)源過于依賴行政區(qū)邊界導(dǎo)致統(tǒng)計數(shù)據(jù)的尺度轉(zhuǎn)換困難等問題，人口空間化能夠突破人口數(shù)據(jù)的行政區(qū)域限制，模擬格網(wǎng)尺度的人口空間分布，從而更加客觀真實地反映指定研究區(qū)域內(nèi)的人口密度分異。
2、已有的人口空間化方法，大多時基于土地利用類型建立的人口空間化模型，建模因子單一，或是選擇土地利用、地形、夜間燈光強度等幾種因子進行建模，這些方法大多只考慮了二維尺度信息，無法充分反應(yīng)城鎮(zhèn)區(qū)域建筑立體結(jié)構(gòu)與建筑屬性等多維信息對的人口分布的影響；同時，缺少對城鎮(zhèn)區(qū)域和鄉(xiāng)村區(qū)域不同的人口分布影響規(guī)律的考慮。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)公開了一種基于二三維用地功能結(jié)構(gòu)的城鄉(xiāng)統(tǒng)計人口空間化方法，針對上述問題，提供了相關(guān)的解決方法。
2、一種基于二三維用地功能結(jié)構(gòu)的城鄉(xiāng)統(tǒng)計人口空間化方法，利用地理空間大數(shù)據(jù)和高分辨率遙感數(shù)據(jù)多源數(shù)據(jù)，綜合考慮建筑立體結(jié)構(gòu)與其他人口空間分布影響因子對城鎮(zhèn)地區(qū)和農(nóng)村地區(qū)人口空間化的影響，包括以下步驟：
3、s1，獲取高分遙感影像數(shù)據(jù)、夜間燈光數(shù)據(jù)、地形數(shù)據(jù)、河流路網(wǎng)數(shù)據(jù)、人口統(tǒng)計數(shù)據(jù)、
4、s2，基于多源數(shù)據(jù)分別構(gòu)建城鎮(zhèn)區(qū)域與農(nóng)村區(qū)域人口空間化指標(biāo)體系，建模因子主要包括土地利用、夜間燈光強度、地形坡度、河流緩沖區(qū)、道路緩沖區(qū)，城鎮(zhèn)區(qū)域增加建筑高度、興趣點（poi）因子，通過分析各類建模因子對評價指標(biāo)體系的貢獻率計算各因子權(quán)重；
5、s3，基于各因子權(quán)重與各區(qū)縣城鎮(zhèn)人口和鄉(xiāng)村人口統(tǒng)計數(shù)據(jù)，構(gòu)建人口空間化模型進行人口空間化。
6、步驟s1具體包括如下步驟：
7、s11，獲取區(qū)域高分衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)，利用計算機自動分類和人工目視解譯相結(jié)合的方法提取區(qū)域內(nèi)土地利用現(xiàn)狀信息以及河流、路網(wǎng)的空間分布情況，對河流、路網(wǎng)矢量進行緩沖區(qū)處理；獲取區(qū)域dem地形數(shù)據(jù)，提取坡度空間分布信息；
8、s12，獲取區(qū)域夜間燈光數(shù)據(jù)，使用sg濾波法（savitzky?golay?filter）對燈光數(shù)據(jù)異常值進行平滑處理，得到夜間燈光強度空間分布；
9、s13，獲取dsm數(shù)據(jù)、人口統(tǒng)計數(shù)據(jù)、行政區(qū)劃數(shù)據(jù)與興趣點（poi）數(shù)據(jù)，對興趣點（poi）數(shù)據(jù)進行整理與清洗，獲取餐飲服務(wù)密度、公司企業(yè)密度、購物服務(wù)密度、交通設(shè)施密度、科教文化密度、商務(wù)住宅密度、生活服務(wù)密度、醫(yī)療保健密度、政府機構(gòu)密度poi數(shù)據(jù)空間分布；
10、s14，構(gòu)建統(tǒng)一地理格網(wǎng)框架，對所有數(shù)據(jù)進行空間格網(wǎng)化處理：坡度、夜間燈光強度柵格類型數(shù)據(jù)，計算位于格網(wǎng)內(nèi)部所有柵格的平均值為格網(wǎng)值；對于各類poi點類型的矢量數(shù)據(jù)，按照空間位置統(tǒng)計每個格網(wǎng)內(nèi)的點的數(shù)量，將點的總數(shù)賦值到構(gòu)建的地理格網(wǎng)中；對于河流路網(wǎng)緩沖區(qū)矢量數(shù)據(jù)，將矢量與格網(wǎng)疊加，二者相交且相交區(qū)域大于格網(wǎng)面積的50%則格網(wǎng)賦值為1，其余為0；對于土地利用矢量數(shù)據(jù)，按照空間位置統(tǒng)計每個格網(wǎng)內(nèi)不同類型圖斑的面積，將面積最大圖斑的地類屬性賦值到格網(wǎng)中；對于人口統(tǒng)計數(shù)據(jù)，先于行政區(qū)劃矢量進行關(guān)聯(lián)，再按照空間位置將人口數(shù)據(jù)賦值到每個格網(wǎng)中。
11、步驟s2具體包括如下步驟：
12、s21，土地利用因子賦值，對存在人口分布的土地利用類型分別賦予1~10不同的等級，等級越高則與人口的相關(guān)性更高，無人口分布則賦值為0；土地利用類型主要分為耕地、林地、草地、水域、人造地表、裸地等6種類型，分別賦值為3、2、1、0、9、1；
13、s22，坡度因子賦值，對坡度分別賦予0~10不同的等級，等級越高則與人口的相關(guān)性更高，坡度為0~5°賦值為10，5~10°賦值為7，10~15°賦值為5，15~30°賦值為3，大于30°賦值為1；
14、s23，建模歸一化處理，除土地利用因子和坡度因子外，對其他建模因子進行歸一化，統(tǒng)一值域為0~10，歸一化后格網(wǎng)數(shù)據(jù)為各因子最大值，為各因子最小值，表示格網(wǎng)編號，所有因子值越高的區(qū)域，理論上人口分配越多；
15、s24，構(gòu)建農(nóng)村區(qū)域人口化指標(biāo)體系，計算土地利用、夜間燈光強度、坡度、河流緩沖區(qū)、道路緩沖區(qū)5類因子權(quán)重；使用熵權(quán)法計算各指標(biāo)權(quán)重，構(gòu)造評價矩陣?對各類指標(biāo)原始數(shù)據(jù)進行標(biāo)準(zhǔn)化處理，對于土地利用、夜間燈光強度、河流和道路緩沖區(qū)等正向指標(biāo)坡度為負(fù)向指標(biāo)為指標(biāo)原始數(shù)據(jù)最大值，為指標(biāo)原始數(shù)據(jù)最小值，為標(biāo)準(zhǔn)化后的值；各指標(biāo)信息熵各指標(biāo)權(quán)重為?為格網(wǎng)數(shù)量，為指標(biāo)數(shù)量；
16、s25，計算城鎮(zhèn)區(qū)域建筑高度，基于dsm數(shù)據(jù)提取建筑物輪廓與輪廓范圍內(nèi)最高點的高程信息，根據(jù)此最高點做10m緩沖區(qū)，并以緩沖區(qū)內(nèi)的道路高程做為地面高度，建筑物最高點高程與道路高程的差值即為建筑高度；
17、s26，構(gòu)建城鎮(zhèn)區(qū)域人口化指標(biāo)體系，在土地利用、夜間燈光強度、坡度、河流緩沖區(qū)、道路緩沖區(qū)等因子外，增加建筑高度因子及餐飲服務(wù)密度、公司企業(yè)密度、購物服務(wù)密度、交通設(shè)施密度、科教文化密度、商務(wù)住宅密度、生活服務(wù)密度、醫(yī)療保健密度、政府機構(gòu)密度等建筑屬性因子；使用s24步驟中熵權(quán)法計算各因子權(quán)重。
18、步驟s3具體包括如下步驟：
19、s31，使用城鎮(zhèn)開發(fā)邊界數(shù)據(jù)將區(qū)域劃分為城鎮(zhèn)與鄉(xiāng)村兩個區(qū)域，分別進行人口空間化；
20、s32，利用掩膜將土地利用類型為水域的格網(wǎng)去除，然后根據(jù)分區(qū)人口統(tǒng)計數(shù)據(jù)與各指標(biāo)權(quán)重進行城鎮(zhèn)和農(nóng)村區(qū)域人口空間化為第縣區(qū)內(nèi)第個格網(wǎng)人口數(shù)，為第縣區(qū)人口總數(shù)，為第個指標(biāo)的權(quán)重；為第個格網(wǎng)內(nèi)第個指標(biāo)值，為第個格網(wǎng)所在的第縣區(qū)內(nèi)第個指標(biāo)總值，得到人口空間分布格網(wǎng)結(jié)果。
21、有益效果
22、本專利技術(shù)公開了一種基于二三維用地功能結(jié)構(gòu)的城鄉(xiāng)統(tǒng)計人口空間化方法；該方法構(gòu)建統(tǒng)一的地理框架，將地理空間大數(shù)據(jù)和高分辨率遙感數(shù)據(jù)等多源數(shù)據(jù)進行空間格網(wǎng)化處理；基于多源數(shù)據(jù)構(gòu)建考慮建筑立體結(jié)構(gòu)的人口空間化模型與評價指標(biāo)體系；通過城鎮(zhèn)邊界數(shù)據(jù)進行城鄉(xiāng)分區(qū)，分別計算城鎮(zhèn)區(qū)域和農(nóng)村區(qū)域各指標(biāo)因子權(quán)重，結(jié)合人口統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行多源數(shù)據(jù)融合得到人口空間化結(jié)果。本專利技術(shù)在對多源異構(gòu)地理空間數(shù)據(jù)格網(wǎng)化處理的基礎(chǔ)上，通過建筑高度數(shù)據(jù)與興趣點（poi）數(shù)據(jù)對人口空間化模型進行優(yōu)化，在綜合考慮了各種因子的影響下分區(qū)域進行人口空間化，為人口空間化研究提供新的思路與方法。
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1.一種基于二三維用地功能結(jié)構(gòu)的城鄉(xiāng)統(tǒng)計人口空間化方法，其特征在于，利用地理空間大數(shù)據(jù)和高分辨率遙感數(shù)據(jù)多源數(shù)據(jù)，綜合考慮建筑立體結(jié)構(gòu)與其他人口空間分布影響因子對城鎮(zhèn)地區(qū)和農(nóng)村地區(qū)人口空間化的影響，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于二三維用地功能結(jié)構(gòu)的城鄉(xiāng)統(tǒng)計人口空間化方法，其特征在于，
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于二三維用地功能結(jié)構(gòu)的城鄉(xiāng)統(tǒng)計人口空間化方法，其特征在于，所述步驟S2具體包括如下步驟：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于二三維用地功能結(jié)構(gòu)的城鄉(xiāng)統(tǒng)計人口空間化方法，其特征在于，所述步驟S3具體包括如下步驟：
【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于二三維用地功能結(jié)構(gòu)的城鄉(xiāng)統(tǒng)計人口空間化方法，其特征在于，利用地理空間大數(shù)據(jù)和高分辨率遙感數(shù)據(jù)多源數(shù)據(jù)，綜合考慮建筑立體結(jié)構(gòu)與其他人口空間分布影響因子對城鎮(zhèn)地區(qū)和農(nóng)村地區(qū)人口空間化的影響，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于二三維用地功能結(jié)構(gòu)的城鄉(xiāng)統(tǒng)計人口...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張濤，王光輝，戴海倫，劉婷，劉宇，張偉，鄒運佳，
申請(專利權(quán))人：自然資源部國土衛(wèi)星遙感應(yīng)用中心，
類型：發(fā)明
國別省市：
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