居住建筑尺度人口数据空间化方法及格网尺度适宜性研究

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精细尺度的人口空间数据在灾害评估、资源配置、智慧城市建设等方面应用广泛。居住建筑尺度作为精细尺度的重要内容,其人口数据空间化日益引起学术界的关注。在大数据时代背景下,以摄影测量与遥感为代表的现代测绘技术的高速发展,为获取城市公共设施要素、大比例尺房屋矢量数据等精细地理数据提供技术支持,这些精细地理数据的应用能够将人口空间数据的分辨率提高到建筑物尺度。然而,居住建筑尺度上人口数据空间化研究较少,成果精度有待提高,值得深入探讨居住建筑尺度上的人口数据空间化。  人口空间数据格网尺度适宜性研究旨在确定适宜格网大小,较好表达人口分布位置,揭示人口分布差异。开展格网尺度适宜性研究,揭示人口分布的多格网尺度空间特征,确定适宜格网尺度,提高人口数据空间化质量,具有重要的研究意义。然而关注人口空间数据集的格网尺度适宜性的研究较少。目前,全球、洲尺度、国家级、区域级的格网化人口空间数据集基本上只选择单一的格网大小作为空间化单元,均没有认真讨论选用的格网大小是否适宜。其实,人口空间数据集的精度不但与建模方法、源数据分辨率和人口统计数据精度有关,而且与选用的格网大小有关。因此,值得深入研究人口空间数据集的格网尺度适宜性,提高人口空间数据集的表达精度。  本研究利用GIS、遥感、统计分析等技术手段,选择宣城宣州区市区为研究区,开展了基于居住空间属性和城市公共设施要素的人口数据空间化方法研究,揭示了居住建筑尺度上人口空间分布的指示因素;通过构建人口空间数据格网尺度适宜性评价方案,分别开展了城镇区域、乡村区域人口空间数据的格网尺度适宜性研究,确定了适宜格网尺度。主要结论如下:  (1)基于居住空间属性的人口数据空间化方法精度很高,结果可信,该方法能够用在居住建筑尺度上的人口数据空间化研究。引入城市公共设施要素的人口数据空间化方法精度水平,低于基于居住空间属性的方法。但是在没有精细的居住空间属性,尤其是建筑物层数的数据基础下,可以采用城市公共设施要素进行人口数据空间化,精度较高,结果可信。  (2)居住建筑斑块面积和建筑物层数是居住建筑尺度上指示人口空间分布的关键因素。斑块内建筑面积比重属性能进一步提高模型精度。公摊率属性,具有“降高升低”的作用,但将估算人数调节到合理区的“能力”较弱。城市公共设施要素数据,尤其是中小学及幼儿园、菜市场及水果店,也是居住建筑尺度上人口分布的重要影响因素,其对多层居住建筑人数的估算精度较高,但对中高层居住建筑人数的估算精度偏低。  (3)建立了人口空间数据格网尺度适宜性评价方案。即将格网尺度适宜性研究归纳为位置表达度、数值信息表达度、空间关系表达度,采用一致性量测指标、形状指数比、人口密度标准差、斑块多样性和平均局部方差等5个指标来分析格网尺度适宜性;构建格网尺度-指标数值之间的曲线及适宜格网尺度确定方案。该方案能够为其他学者开展格网尺度适宜性研究、生产高质量人口空间数据集提供科学依据和技术支持。  (4)基于本研究数据基础,依据格网尺度适宜性评价方案,兼顾位置、数值信息、空间关系三方面表达度,及数值精度分析结果,可知:在研究区城镇区域,10m格网是适宜格网尺度,在研究区乡村区域,40m、50m格网是适宜格网尺度,可作为生产本研究区城镇、乡村区域高质量人口空间数据的适宜格网。
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