（人文地理学专业论文）人口数据空间化及空间分布变化研究——以湖北省为例.pdf

摘要 人口作为可持续发展研究中的重要一环，一直是其主要的研究对象。近年来， 箍着研究人口问题案例的逐渐增多和地理信息系统技术的快速发展，人口研究已 成为地理信息系统应用的重要内容之一与此同时，人口普查统计数据提供了丰 富的多用途的信息，需要从不同的角度去进行多维的分析。 本文选取第四次和第五次人口普查数据及其它相关社会经济统计数据，结合 中国科学院资源环境科学数据中心国家资源环境数据库相关数据，通过建立不同 模型探讨人口空间化的方法并在g i s 环境下对其进行模拟，最终将人口统计数 据展布到5 0 0 x 5 0 0 米格网上。将二期人口格网数据进行叠加，定量定位地分析湖 北省人口分布变化特征，探讨引起人口分布变化的若干因素。文章分为以下五部 分： 第一部分：绪论主要从人口统计学、人口地理学、g i s 和r s 的角度介绍 了人口空间化及空间分布变化的相关理论、技术及实践的国内外研究进展。根据 湖北省相关资料的可得性，确定了论文研究的思路及技术路线。 第二部分：湖北省人口数据空问化。以湖北省为例，探讨了人口空间化的方 法。从自然与社会二方面选择影响人口分布的主要因素，包括地形( 海拔高度与 坡度) 、河流、公路与铁路布局、土地利用等，定量分析其与人口统计数据问的 函数关系，据此构建出基于土地利用的人口分布格网模型和基于多影响因素的人 1 ：3 分布综合格网模型。对每一县市，分别比较上述两个模型计算所得值与实际统 计值的大小，选择误差较小的模型对该县市的人口进行空间化，最终得出湖北省 1 9 9 0 年和2 0 0 0 年5 0 0 x 5 0 0 米格网的人口分布图。 第三部分：湖北省人口分布变化。从数量和空间二个角度定量定位地分析湖 北省1 9 9 0 年至2 0 0 0 年人口分布变化特征。采用集中化指数，洛伦兹指数、广狭 度等指标来定量描述湖北省人口分布均衡度及集中性的变化；通过洛伦兹曲线、 标准离差椭圆、人口分布重心的迁移揭示出人口分布的空间变化特征此外， m o r a n sl 指数表达出人口分布变化的空间自相关性。 ， 第四部分：湖北省人口空问分布变化影响因素分析。探讨了影响湖北省人口 分布变化的若干因素，包括地形( 海拔高度与坡度) 、公路与铁路布局、河流、 城1 l ，形状、社会经济及政策等。发现：自然条件仅决定人口宏观格局，对人口分 布变化影响极弱：交通布局对人口分布变化产生一定影响中；土地利用方式变化 是引起人1 ：3 分布变化的根本因素。此部分初步构建出基于土地利用的湖北省人口 分布变化模型，并对该模型的精度进行了验证。 第五章：结论与展望。总结得出主要结论，并探讨了今后进一步研究的方向。 关键词：人口空间化影响因素土地利用模型综合模型空间分布变化 n a b s t r a c t a s m i m p o r t a n t f a c t o r o f s u s t a i n a b l e d e v e l o p m e n t , p o p u l a t i o n 岱t h e m a i n o b j e c t o f r e s e a r e h i n n 咖t y e m s , w i t h t h e i n c r e a s i n g c a s o s o f s t u d y i n g p o p u l a t i o n a n d t h e r a p i d d e v e l o p m e n t o f g i s t e c h n o l o g y , p o p u l a t i o nd i s t n b a t i o na n di t sc h a n g i n gm l eh a v eb e c o m e 彻eo ft h ef o c u sa n d f r o n t i e ro fd e m o g r a p h ya n dg e o g r a p h i c a li n f o r m a t i o ns c i e n c e m o r e o v e r , p o p u l a t i o nc e n s u sd m a i l e e d st ob ea n a l y z e di nm u l t i - s c a l ea n df r o md i f f 删a s p f c t sa si tp r o v i d e sa b u n d a n ta n d m u l t i p l ei n f o r m a t i o n b a s e d t h ep o p u l a t i o nd a t ag a i n e df l o r a t h ef o u r t ha n df i f t hn a t i o n a le e n s u s0 9 9 0a n d2 0 0 0 ) a n do t h e rr e l a t e ds t a t i s t i c a ld a t a , w i t ht h eh e l po f t h en a t i o n a lr e s o u r c ea n de n v i r o n m e n td 砒a k l s e w ei n v e s t i g a t es p u t i a l i z a t i o nm e t h o d so f p o p u l a t i o nd a t ab yb u i l d i n gd i f f e r e n tm o d e l sa n ds i m u l a t e t h e mi ng i s b a s e d i t , w ed i m i b u t ep o p u l a t i o ns t a t i s t i c a ld a t ai n t o5 0 0m e t e r sg r i dd 咖 t h e nw ea n a l y z et h es p a t i a ld i f f e r e n c ea n dc o r r e l a l i n no fp o p u l a t i o mt h es m d yo fd y n a m i c c h a n g m gc h e m o c r i 蛳c sa n di n f l u e n t i a lf a c t o r so fs p a t i a lp a t t f m sc h a n g eo fp o p u l a t i o na r ea l s o s t r e s s e c l t h e w h o l e p a p e r c o n s i s t s o f 5 p a r t s a s f o l l o w s ： 。t h ef i r s tp a r ti sp r e f a c e i nt h i sp e r t , t h et h e o r y , t e c h n o l o g ya n dp r a c t i c eo fp o p u l a t i o n s p a t i a l i z a t i o na n dp o p u l a t i o ns p a t i a ld i s t r i b u t i o nc h a n g ea r ei n t r o d u c e d m a t u l yo ot h ev i e wo f d e m o g r a p h y , p o p u l a t i o ng e o g r a p h y , g 1 sa n dr se t c t h e nw eg i v eo u tt h er e s e a r c h t h o u g h t , m e t h o d , r e l a t i v ep l q 堍w o r ka n dd a mc o l l e c t e d t h es e c o n dp a r tc o n c e n h a t c so nt h es p a t i a l i z a t i a nm e t h o d so fs t a t i s t i c a lp o p u l a t i o nd a t a i n o r d e rt ob u i l dam o r es u i t a b l ea n da c c u r a t em ot e lw ef i r s ti n v e r f i g a t et h em a i ni n f l u e n c i n gf a c t o r s o fp o p u l a t i o nd i s t r i b u t i o ns u c h d e m ，s l o p e 。r i v e r , r o 嘁r a i l w a y , l a n du s ee t c w ec o m p u t e a v e r a g ed e m , s l o p e ，f i v e rd e n s i t yo fe a c hc i t yi nh u b e ip r o v i n c e , c o m b i n et h e mw i t h c o r r e s p o n d i n gs t a t i s t i c a ld a t ar e s p e c t i v e l ya n dd or e g r e s s i o na n a l y s i si ns p s s b yd o i n gt h i sw e c a nq u a n t i f i c a t i o n a l l ya n dp o s i t i o n a l l yd e f i n et h er e l a t i o n s h i pb e t 3 e e np o p u l a t i o nd i s m ) a t i n na n d f a c t o r sm e n t i o n e da b o v e f o rf i v e r , r o a da n dr a i l w a y , w es i m u l a t et h er e l a t i o n s h i pt h r o u g hb u f f e r f u n c t i o ni ng i s ；f o rl a n du s ew h i c hi st h ek e yf a c t o rt h a ta f f e c t sp o p u l a t i o nd i s t r i b u t i o n , w ef a s t d i v i d e dt h el a n du s et y p e si n t o2c l a s s i f i c a t i o n s ：s u i t a b l ea n du n s u i t a b l ei n h a b i t a t i o i l ，t h e nm b a n l a n du s e ，m r e lr e s i d e n t i a la r e a , p a d d yl a n d ，d r yl a n d , w o o d l a n da n dg r a s s l a n da r es e l e c t e da sm a i n m o d e li n d e x w eb u i l dal i n e a rr e g r e s s i o nm o d e lo f t h e s el a n du s et y p e sa n dp o p u l a t i o n h o w e v e r , 1 1 1 s i n c el a n du s ei sa l s o 妯日u c n c e db yh i n d f o r ma n dt r a n s p o r t a t i o n , w eb u i l dt w om o d d s ：i n t e g r a t e d m o d e ia n dl 锄d - u m o d e lr e s p e c t i v e l y , t h ef o r m e ri sam u l t i p l i c a t i v ep o w e rf u n c t i o nc o m b i n e d a l li n f l u e n c i n gf a c t o r st o g e t h e r , t h el a t t e ri so n l yb a s e do nl a n du s e f o re a c hc i 饥w cu s eb o t ht w o m o d e l st os i m u l a t ep o p u l a t i o na n dc o m p a r et h er e s u l t sw i 也a c t u a lp o p u l a t i o n ，t h e nc h o o s et h e b e t t e ro n et os p a t i a l i z ep o p u l a t i o nt h e r e f i n a l l y , w ed r e wt h e5 0 0m e t e r sg r i dd i a g r a mo f p o p u l a t i o nd i s t r i b u t i o no f h u b o ip m v m i n1 9 9 0a n d 2 0 0 0 t h et h i r dp a r ti so np o p u l a t i o nd i s t r i b u t i o nc h a n g ef r o m1 9 9 0t o2 0 0 0 w ei n v e s t i g a t ei tf r o m t w oa s p e c t s ：s t a t i s t i c a lc h a n g ea n ds p a t m ld l s 岫b u t i o nc h a n g e i nt h i sp a p o p u l a t i o nq u a n t i t y , p o p u l a t i o ns t n l c l a l r e p o p u l a t i o n 州e nd e g r e e 骶a n a l y z e du s i n g m a t h e m a t i c a la n ds p a t i a la n a l y s i s m e t h o d s , w oa l s oc a l c u h t e $ o l n ei n d i c e ss u c ha sc o n c o n w a t i o ni n d e x g i n ii n d e x , m o r e a sie t c - m e g r a i 魄t h e mw i t hp o p u l a t i o ng r a v i t ya n ds t a n d a r dd e v i a t i o ne l l i p s ec h a n g e ，w es 呐t h e s p a t i a la u t o c o f f c l a t i o na n dh e t e r o g e n e i t yo f s p a t i a ld i s t r i b u t i o n t h ef o r t hp a r tf o c u s e so ri n f l u e n c i n gf a c t o r sa n dr u l e so fp o p u l a t i o nd i s t r i b u t i o nc h a n g e b a s e ao nt h el a n d - u s ec h a n g ed a m ( f r o m1 9 9 0t o2 0 0 0 ) , d e m ，r i v e r , t r a n s p o r t a t i o n , s o c i o e c 曲咖i cs t a t i s t i c a ld a t aa n do t h e rs p a t i a lg e o g r a p h i cd a t a , w ec a r r i e do u tq u a l i t a t i v ea n d q u a n t i t a t i v ea n a l y s i s o nt h er e l a t i o n s h i pb e t w 6 c nf a c t o r sm e n t i o n e da b o v ea n dp o p u l a t i o n d i s t r i b u t i o nc h a n g e w es u r p r i s i n g l yf i n do u tt h a tn a t u r a le n v i r o n m e n tc o n d i t i o na n dr i v e r d i s t r i b u t i o no n l yd e t e r m i n et h em a c r o s c o p i c a lp o p u l a t i o nd i s t r i b u t i o n , t h e yh a v el i t t l ei m p a c to n p o p u l a t i o nd i s t r i b m i o nc h a n g e t r a n s p o r t a t i o ne s p e c i a l l yr a i l w a y h a ss o m ee f f e c t s0 1 1i t , t h a ti st o s a y , r e g i o u sw i t hh i g h l yd e v e l o p e dt r a n s p o r t a t i o ns y s t e m a r cm o r el i k e l yt oh a v ep o p u l a t i o n a g g r e g a t et h e r e ；e c o n o m ya n dc 耐f o r md o n ts e e mt o a f f e c ti tm u c h ；l a n d - u s ec h a n g ei sp r o v e d 幻b et h eb a s i ca n dk e yf a c t o rt h a tg r e a t l ya f f e c t sp o p u l a t i o nd i s t r i b u t i o nc h a n g e a c c o r d i n gt o t l l e 辩c c l u s i o n s w ef i n a l l yb u i l dap o p u l a t i o ns p a t i a ld i s t r i b u t i o nc h a n g em o d e lb a s e do nl a n d u s ec h a n g ea n dp r o v ei th a sag r e a ta c c u r a c ya n dg o o ds i m u l a t i o ne f f e c t b a s e do nt h ea b o v er e s e a r c hr e s u l t s ，w cd r a wc o n c l u s i o n sa n ds u m m a r i z er e v e l a t i o no f r e s e a r c hi nt h el a s tp a r t ；l i m i t a t i o n sa n df u r t h e rr e s e a r c ha r ca l s og i v e no u t , k e yw o r d s ：p o p u l a t i o ns p a t i a l i z a f i n n ，i n f l u e n c i n gf a c t o r s ，l a n d u s em o d e l ，i n t e g r a w dm o d e l ， s p a t i a ld i s t r i b u t i o nc h g e 湖北大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所 取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任 何其他个人或集体己经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的 法律后果由本人承担。 论文作者签名：涨勿 日翌。1 年多月l 口日 学位论文使用授权说明 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即： 按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位 论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以允许采用 影印、缩印、数字化或其它复制手段保存学位论文；在不以赢利为目的的 前提下，学校可以公开学位论文的部分或全部内容。( 保密论文在解密后遵 守此规定) 作者签名：旅红 日期：砷年弓牙口日 指导教师签名：嘲。醐： i 绪论 l 绪论 1 1 背景与意义 进入2 l 世纪以来，伴随着物质文明的高度发达和信息技术的快速发展，人 们越来越认识到人类与自然协调发展的重要性，由于人口的增长和变化所带来的 一系列问题也越来越引起全世界的普遍关注。而对全球变化过程的逐步深入理 解，又要求人类从综合、集成的角度，考虑人口及其内部复杂的关系及人口所牵 动的社会、经济、能源、环境等多种因素，将人口信息与空间信息集成，深入挖 掘人口空问数据的潜在规律，提出人类针对生态环境挛化的适应性策略。 人口空间分布是指在一定时点上人口在各区域中的分布状况，是人口过程在 空间上的表现形式【l 】，它既深受自然因素的影响，又受社会经济规律的支配1 2 1 ， 是反映区域社会经济发展水平的重要指标。人口空间分布及其迁移变动特征历来 是学术界研究的重点和热点问题，而人口普查统计数据提供了丰富的多用途的信 息，需要从不同的角度去进行多维的分析p 】。 传统的人口数据来源于全国人口普查或调查，是以行政区为基本单元的统计 型数据集，在实际应用中存在着空间分辨率低( 县级) 和数据更新缓慢( 全国人 口普查每1 0 年一次) 的问题，因此不能满足实际研究的需要 4 1 。 通过定量、定位的人口信息与社会、经济、资源、环境等要素的集成来综合 分析人口空间分布规律、人口空间分布变化的主要影响因素及作用机制，有助于 深入了解人文因素与生态环境间的响应机理与互动模式，这对于全球变化的区域 模型构建具有重要的科学价值。 在g i s 技术的支撑下，结合数理统计分析方法，进行区域人口空间分布的数 字模拟；通过对同一区域不同时期人口空间分布状况的对比，探讨人口动态变化 的主要影响因素及其作用机制，构建区域人口空间分布变化模型。有利于今后进 一步研究在自然和人文双重作用下的我国人口动态变化规律、人口空间分布格局 形成演化机理，建立国土环境近期变化的时空预测模型，实现人口管理的科学化。 本文将延续中国科学院资源环境科学数据中心国家自然科学基金项目 人口空问数据更新方法研究的工作，该课题所积累的资料和工作成果将是本 文的一个很好的基础。文章以湖北省为例，用g i s 作为主要技术手段，试图构建 湖北大学硕士学位论文 湖北省人口空间分布模型和湖北省人e l 空间分布变化模型两个主要模型，深入发 掘湖北省人1 3 分布及其变化规律，为相关政策的制定提供有益的指导，具有一定 的理论意义和较强的实用价值。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 人口数据空间化及其国内外研究现状 一、人1 ：3 数据空间化的基本概念 人1 3 统计数据空间化是按照某一空间分布模型，将以属性数据统计并存储在 数据表中的人1 3 数据展布到一定大小的地理格网中，使其接近或等同于人口的实 际位置其目的是为了反演出人口在一定时点和一定地理空间中的分布状态，揭 示人口的时空分布规律。 二、人口数据空间化研究进展 对人口空间分布的研究可追溯到1 9 世纪始于欧洲和美国的统计革命时期。 随着科学技术不断进步，特别是近l o 余年来地球信息科学的突飞猛进，在遥感、 g i s 和g p s 技术的支持下，地理学家开始利用新的地学研究手段，定量定位地 研究人口数据的空间化问题，按其研究内容和研究层次，可归为以下三方面： 1 理论模型的探讨 受计量地理学思路的影响，一些地理学家以场位论和数理统计分析方法为手 段，试图从理论上推导出人口的空间分布规律哪，其中比较有代表性的人口空间 分布理论模型有： ( i ) c l a r k 模型 c l a r k 模型嗍假设城市为理想地表形态，人口围绕城市中心呈圆形分布，基于 人口密度从城市中心向城郊递减的事实，提出城市人口密度的衰减规律为： d ( r ) = d o p + ( i - 1 ) 式( 1 i ) 中，r 为距城市中心的距离，口( ，) 为人口密度；岛为比例系数，在理论 上等于城市中心处的人口密度；参数b 为距离衰减效应的速率。 陈彦光基于理想地表形态和圆形城市假设，借助最大熵方法导出此模型，并 从理论上加以证实”。 l 绪论 ( 2 ) s h e r r a t t 模型 o a r k 模型提出之后产生了一定的影响，但也发现了一些问题。1 9 6 0 年代初， 地理学者又开发了一些新的城市人口密度模型，其中之一便是s h c r r a t t 和t a n n c r 提出的正态密度模型【鲫。 s h e r r a r 模型通常表作： d ( r ) _ d o e - p ( 卜2 ) 式( 卜2 ) 中，各字母含义同c l a r k 模型。它是g a u s s 函数形式，其描述的城市 人口密度在偏离中心的城区范围内的衰减速度远快于c l a r k 模型。 ( 3 ) s m e e d 模型 s m e e d 模型是由s m e e d 提出的一种负幂指数模型1 0 l ，可表示为： d ( ，) = k r 4 ( 卜3 ) 式( 卜3 ) 中，f 为比例系数，a 为关于距离的参数。显而易见，s m e l l 模型对于 城市中心处的人口密度没有定义。最近，由于分形理论的引入，s m e e d 模型重新 引起了学者们的关注。 此外，人口分布的数学模型还有w e i b u l l 型公式和基于重量一质量一距离理 论的重量人口分布模型等 5 1 近年来，我国也有部分学者致力于人口空间分布理论模型的研究。陈彦光从 理论上推导了城市人口密度衰减的分形模型，并将其推广为如下加幂指数形式： p ( r ) z p oe x p - ( r r o ) 。】 ( 1 _ 4 ) 式( 卜4 ) 中，p ( r ) 、岛和r 的含义同前，d 为参数。当d 专1 时，由( 4 ) 式可导 出c l a r k 模型；当d 一2 时，可引出s h e r r 硼模型【l l 】。此模型较好地包含了上述二 种模型的情况。 上述模型均基于城市为单中心结构，人口密度从市中心向外递减的假设，从 纯粹数量关系的角度对人口分布状况进行模拟。其特点是简单明了，可对人口分 布做宏观上的概括，它们对于特定的研究领域、特定的现象具有实用性。然而现 象的复杂多样性使得这种基于数学模型的空间化方法并不适用于所有区域，而且 许多现象空间分布无明显规律，具有随机性，简单模型的抽象性会影响到最终模 拟结果的精度。 湖北大学硕士学位论文 2 基于统计数据的人口空间化 ， 基于统计数据的人口空间化是在已知一定区域内( 行政区域、人口普查区域、 邮政区域等) 人口总量的前提下，模拟出人口在各区域详细分布的一种方法。目 前，国内外学者普遍采用的方法有以下三种： ( 1 ) 格网法 ， 这种方法假设人口在格网内分布均匀，其具体思路和步骤为：1 将研究区 域划分为一定分辨率的格网；2 在每一区域内放置一个中心点，并把人口数赋 给该中心点；3 使用一种内插方法将中心点上的人口密度内插到格网表面。 吕安民等采用核心估计方法作为内插方法，选择多城接近无飞地小郊型城市 作为研究区域，通过格网法得到了符合实际的人口空间分布，同时指出：如何确 定合适的带宽以便更好地模拟人口的实际分布有待进一步研究“2 1 格网法的优点有：l 比较真实的模拟了人口数据的空间分布；2 易于与遥 感数据相结合；3 便于进行叠加等空间分析操作；4 利于对不同时间的数据 进行比较不足之处主要有：l 前期人口数据格网化处理复杂；2 不便于表达 人口迁移等指标数据【1 3 1 。 ( 2 ) 数据融合 数据融合的概念始于2 0 世纪7 0 年代，数据融合技术的应用也以军事目的为 主，进入9 0 年代以后，数据融合技术被广泛地应用于工业和农业领域。数据融 合包括多源数据融合和多尺度数据融合二种。多源数据融合即将不同来源、不同 类型、不同格式的数据( 主要包括遥感数据，地理信息系统数据和属性数据) 进 行综合。通过数据的综合，用户在使用数据时不仅感觉到更加方便，而且还可能 获得比融合前更多的信息和知识。 随着遥感、g i s 技术的发展与日益成熟，在人口数据空间化的研究中利用这 些方法可以反演出大范围、高空间分辨率的地面参数，故数据融合方法正被越来 越多地用于人口空间分布研究中。 l a n g f o r d 利用卫星影像和人1 2 1 数据绘制了美国莱斯特郡( l e i c e s t e r s h i r e ) 地 区i k m xl k m 栅格人口分布卧1 4 】；p a u ls u t t o n 等采用线性扫描系统( o p e r a t i o n a l l i n e s c a ns c a ns y s t e m ，o l s ) 的热红外影像，与栅格化的美国1 9 9 0 年l k m xl k m 人口分布数据相比较，得出人口的密集程度与o l s 影像值的高低在趋势上具有很 好的一致性【i5 l ；h a r v e y 基于l a n d s a tt m 影像估计澳大利亚小区域人口密度和数 4 l 绪论 量，用最小平方法来迭代回归光谱因素上像无人口，遥感估计获得的验证人口和 普查人1 2 1 之间相关系数达到0 8 6 1 6 】；s a r g 被广泛应用在居民地监测、人口估计 和土地利用格局分析等研究上 1 7 t 9 】，h e n d e r s o n 等对此做了详细的综述1 2 9 1 ( 3 ) 人口密度法 人口密度是指特定地域范围内( 全球、大洲、国家以至各级更小的行政区、 经济区及其他地域单位) 单位土地面积上的常住人口数。人口密度的表示方法有 点值法、等值线法、分级统计图法、范围密度法、方格密度法、人口密度面法等。 人口密度是研究人口分布的常用方法。胡焕庸绘制了第一张中国人口密度图， 发现东西人口分布有一条明显的分界线，大致相当于黑龙江省的爱辉与云南省腾 冲之间的连线，这条界线就是中国人1 2 1 分布的“胡焕庸线”( 简称胡线) 【2 ”韩光 辉和陈喜波根据有关年份的统计资料，客观地展示了1 9 6 4 年，1 9 8 2 年和1 9 9 6 年 中国人口资源的空间分布特征圆。韩惠等依据中国第4 次人1 2 1 普查资料及基于 g i s 的人口信息系统，通过中国人口密度图，分析了中国人口分布的空间格局并 探讨了其成因】。此外还有很多学者也用人口密度方法来对人1 3 分布问题进行了 研究1 2 删。 人口密度法的优点在于它能够方便直观地比较区域间人口密度分布的疏密 情况，显示区域间人口分布的差异性。其不足之处是人口密度法假设人口在区域 内部分布均匀，它提供的只是一个平均数，掩盖了所计算范围的内部差异，不能 准确反映出区域内部人口分布的真实情况和差异性。 j c r e m ym e r m i s 2 7 1 综合考虑了研究区域内土地利用、城市化水平等与人口密 度相关的因素，对p e n n s y l v a n i a 东南部地区的人口密度进行了模拟，他所建立的 区域人口密度表达式为： 厶= ( 叱) ) + x a t b ) + 帆) 】 ( 卜5 ) 其中，如2 足，( 气+ 最+ 厶) ，a d , 2 ( d n d o 3 3 ( 1 - 6 ) 式( 卜5 ) 、( 1 咱) 中，d 。表示c 市城市化水平等级为“的区域的人口密度指数，p 埘 表示c 市城市化水平等级为“的区域的人口密度( 3 j 1 0 0 0 0 m 2 ) ， 气，e , c ，& 分别 表示c 市城市化水平分别为高、低及未城市化地区的人1 2 1 密度( a 1 0 0 0 0 m 2 ) ，a “ 表示城市化等级为“的区域的面积在b 分区总面积中所占的比例，”。，分别表 示分区曰中城市化水平为确2 的格网个数及b 区总的格网个数，厶为c 市躯城市 湖北大学硕士学位论文 化等级为u 的总人口密度指数，丸，丸，叱分别表示c 市城市化水平为高、低及未 城市化地区盼人口密度指数，a h c , u 。，口。分别表示高、低及未城市化地区面积在6 分区总面积中所占的比例。 3 ，基于影响因素的人口空间化 人口分布是自然因素和社会经济规律共同作用的结果。因此，一些学者以 般社会学为基础，结合地理学、生态学、经济学等学科的知识，对人口基本情况 进行调查研究和分析，描述人口的地域分布规律，并进行大尺度上的人口区划。 基于影响因素的人口空间化方法的基本思路为集成遥感影像的土地覆盖信 息和其它空间信息( 包括地形、水文、气候、土壤、交通、居民点、经济状况等) 与人口统计数据之间进行线性或非线性回归分析，依据回归模型将人口展布到地 理空间上。 i _ a n d s c a n 基于土地覆盖、坡度、道路、夜间灯光和城市密度等地理因素计算 出回归方程系数，进而将人1 2 统计数据空间化到l k m 的格网上；l a n g f o r d 基于 t m 影像，分析五种土地利用类型( 工业，商业区、密集住宅区、普通住宅区、 无人居住区和农业区) 的像元数，建立多元回归模型，绘制出英国莱斯特郡地区 l k m 栅格的人口分布刚1 4 】：j 而e l e v i d g e 等证明这种人为可见光的面积与人口之间 存在明显的线性相关关系 2 9 1 。 刘燕华等基于g i s 技术分析了中国人口分布现状与水资源、海拔高度、地表 起伏指数以及其它多种社会经济因素之间的关系，建立了综合的适宜人口分布模 型i 划；杜宁客等以贵州省镇宁县为例，重点对欠发达地区小城镇人口空间分布形 态进行研究，分析了该县城人口空间分布的现状及其成因，在此基础上总结出欠 发达地区小城镇人口空间分布的几个特征【3 l 】；t x y u e 等根据n n p 、海拔高度、 城市分布和交通设施状况与人口分布相关关系，采用格网法构建人口分布表面模 型( s m p d ) ，模拟了中国自1 9 3 0 年至2 0 0 0 年主要时段的人口分布状况，并据 此分析了中国人口的分布规律和趋势。用s m p d 能够较好的体现中国在大尺度的 人口分布趋势，以及相应的影响因素【3 2 l 。公式如下： m s p d ，- g 帆，) 差 n 。7 川( | x 慨( f ) 门d e m 圹7 t r a n , 。( t ) ) l 3 ( 蓍等嚣广 ( 1 - 8 6 i 绪论 综上所述，通过分析影响人口空间分布的相关因素并从机理上研究人口空间 分布的规律，具有重要的指导意义。然而由于人口空间分布影响因素众多，相互 间作用关系复杂，且各地区的具体情况不同，这些都给指标选取、权重确定方面 带来一定的难度。传统的仅靠专家打分或者统计分析的方法是不够理想的，模型 指标的选取往往带有一定的随意性和特定性，指标问有时会存在自祖关现象，这 些都影响到人口空间分布的精度。如何选择这些指标并构建科学的模型这一问题 仍有待进一步研究 1 2 2 人口空间分布变化及其国内外研究进展 一、人口空间分布的基本概念 人口的地域空问分布( s p a t i a ld i s t r i b u t i o no f p o p u l a t i o n ) 是指一定时点上人 口在各地区的分布状况，是人口过程在空间上的表现形式【l 】 二、人口空间分布变化研究进展 人口空间分布变化是一定时期内人口在地理格网中分布状况的改变，人口空 间分布变化作为引起资源、环境、社会经济和文化等变化中最活跃、影响最大且 最容易发生的影响因素，是人口地理学和地理信息科学研究的热点之一。综观国 内外学者对其的研究，主要集中于以下三方面： i 人口迁移 联合国多种语言人口学词典在概括入口迁移各种不同定义的基础上，认 为人口迁移是指“人口在两个地区之间的地理流动或者空问流动，这种流动通常 会涉及到永久性居住地和迁出地i j 埘。 人口迁移是维持人口系统平衡、调整人口系统的重要途径，它也是维持一地 社会经济保持平衡状况的动力之一。由于人口迁移对个人、社会、经济、环境的 影响巨大，许多学者从不同角度、不同研究范围出发，对人口迁移现象或过程等 进行了研究，这些研究主要集中于从数量和行为分析的角度出发，探讨人口迁移 的动力机制、空间特征、数量模式、迁居行为等，其中有代表性的研究有： 湖北大学硕士学位论文 ( 1 ) 人口迁移律 1 8 8 9 年，英国学者利文斯廷( l i v i n g s t i n e ) 出版了人1 2 1 迁移规律一书，他指 出受歧视，受压迫、沉重的负担、气候不佳，生活条件不合适都是促使人口流动 的因素，但其中最主要的还是经济因素，其观点被认为是推拉理论的渊源 ( 2 ) 推拉理论 2 0 世纪5 0 年代，唐纳德博格认为，从运动学角度分析，人口流动存在两 种不同方向的作用力：一种是促使人口流动的积极力量，另一种是阻碍人口流动 的负面力量。其中积极力量又可以分为推力和拉力：推力主要是由资源枯竭、农 业生产成本增加、农村劳动力过剩所导致的失业和就业不足、较低的经济收入水 平等；而拉力则主要是较多的就业机会、较高的工资收入和生活水平、良好的受 教育机会、完善的文化设施和便捷的交通、宜人的气候条件等。 ( 3 ) 人口迁移流向 美国学者e v e r e t t s l e e 认为人口迁移往往具有特定的流向。这一方面是由于 迁移者常集中于某些特定地区，另一方面迁移者们往往习惯于遵循先行者的线路 和方向，分享先行者的经验和信息，以减少中间的障碍。每一大规模的人口迁移 往往都会同时伴随着与迁移方向相反的回流。回流的原因是迁入地吸引力的消 失，或经济的不景气，或迁移者对迁入地和迁出地进行了重新评价。e v e r e t tsl e e 还提出了人口流向效率( 指迁移流与回流的比例) 的变化取决于迁入地和迁出地 迁移影响因素的变化情况。 ( 4 ) 迁移模型 ， 国内外学者多从经济学角度对人口迁移的成本、收益进行分析。人口迁移的 经济分析中，比较有代表性的是迁移重力模型，该模型的表达式为： m f = 口( 只乃) ，彤 ( 卜9 ) 式( 卜9 ) 中，哆口是从区剧回的总迁移率，只，p ，为区拜区，的总人i = i ，功为 区霈i 区，之间的距离，口和万为系数。 此外，还有二元经济模型( l e w i s ，1 9 5 4 ) 、乔根森模型( j o r g e n s o n 。1 9 6 1 ) 、 拉尼斯一一费模型( f e i & r a i n s ，1 9 6 4 ) 等。 在国内，史中华以对深圳市民问卷调查等资料为基础，总结出深圳城市内部 人口迁居的迁移性、迁移方向性、迁移距离和迁移空问类型等特征，初步分析了 8 l 绪论 该市人i i 的迁居机制及变化p 4 ；朱传耿等基于公安部1 9 9 6 年流动人口统计数据， 对中国流动人口的影响要素和空间分布进行了分析和研究3 5 1 。结果表明：中国流 动人口分布存在着突出的城乡。二元”结构、东中西“3 带、5 区”的空间格局。 中国城市流动人口主要集中在沿海地带，客观存在着三大城市流动人口圈。 上述对人口迁移的研究多限于定性的分析和描述，定量的研究较少但是， 人口迁移是一个复杂的现象，涉及到迁出区与迁入区人口自然增长率、经济发展、 社会文化、地形、交通等一系列因素，仅从社会学和心理学的角度来分析是不够 全面的，而以重力模型为代表的迁移模型又往往过于抽象笼统。因此，对人口迁 移的研究，应结合区域实际情况和地方特色，从经济学、统计学和人口地理学等 多个角度加以综合的分析。 2 城市人口空间分布变化 国内学者对城市人口空间分布变动的研究多局限于北京、广州、上海等大城 市，研究内容主要集中于以下二方面： ( i ) 人口统计学特征的分析 对城市人口分布变化的研究，不同学者关注的角度不同，一些学者侧重于人 口统计学的相关特征如人口总量、性别比、人口年龄结构等的描述于分析。 j a m e sw f o n s c c a 和d a v i dw w o n g 分析1 9 8 0 - - 1 9 9 0 年十一年间美国人口密度 变化的情况，发现人口增长与人口密度增加之间存在着复杂联系。从整体上看i 在那些人口最密集的洲和地区人1 2 1 密度正在进一步加大，即所谓的“稠化”冈； 何雄基于武汉市1 9 9 0 年、2 0 0 0 年人口普查资料和各乡镇、街道1 9 4 虬2