地理国情统计示例20140521.pdf

地理国情监测统计示例地理国情监测统计示例 陈江平陈江平 Chen jp 1 2 地理国情监测系统概况 地理国情统计与分析 3 地理国情统计与分析示例 地理国情监测是综合利用现代测绘地理信息技 术 对国土疆域 地形地貌 地表覆盖等要素 进行动态 定量监测 反映资源 环境 生态 经济要素的空间分布及变化规律 推动生态文 明建设 催生阳光行政 地理国情是空间化可视化的国情信息 是从 地理角度分析 研究和描述国情 全球导航定位技术航空航天遥感技术地理信息系统技术 地理国情监测 地形 水系 湿地 冰川 沙漠 地表形态 地表覆盖 道路 城镇等要素 软件系统 地理国情综合分析系统 5 数据格网数据格网化化 人口等经济数据通常是以行政区为单元 通过普查 逐级统计 汇总而来 用以综合反映某一行政区人口数据的总和 但会存在以下问题但会存在以下问题 以行政区为单元获得的经济数据在行政单元内是均匀分布的 不能体现人 口数据的空间分布特征 不利于多源数据融合 基于行政单元的人口数据与基于格网的空间数据 如遥感数据等 存在着尺度差异 融合分析比较困难 尤其是进行相关性分析 时 格网的作用格网的作用 在分析植被覆盖度时叠加格网是为了在分析植被覆盖度时叠加格网是为了 建立统计单元 统计时以单个格网为最小建立统计单元 统计时以单个格网为最小 单位 计算格网内的植被覆盖面积占比 单位 计算格网内的植被覆盖面积占比 植被覆盖度的结果是针对植被覆盖度的结果是针对 格网的一个统计格网的一个统计 值 只能反映格网的整体情况 不能显示值 只能反映格网的整体情况 不能显示 格网的内部细节 格网的内部细节 不同尺度格网的结果对比 100m 100m格网300m 300m格网 不同尺度格网的结果对比 500m 500m格网1000m 1000m格网 不同尺度的格网对结果的影响 在计算植被覆盖度时都是用统计单元内植被覆盖面 积除以统计单元总面积 不同尺度的格网只影响了统计 单元的大小 对于计算结果的精度没有影响 可以看出 格网越大 数据量越小 统计的结果越粗 糙 只能反映统计区域内的大致情况 格网越小 数据 量越大 统计结果越细致 可以较好的反映细节 数据格网数据格网化化 数据 选取武汉市1999年土地利 用数据和人口 经济统计数据 新建格网并进行格网赋值 对每个 格网赋予其土地利用类型值 对应类型 面积值以及人口 GDP值 通过格网化 将经济数据细化到格 网中 从而得到与栅格数据等长度的经 济属性列 以进行相关性分析 趋势预 测分析等研究 数据转换数据转换 利用FME的数据转换功能 该模块包括通用数据的类型转换 读取源数据要 素类型 几何体 坐标系 格式和数据结构 并显示出来 数据转换数据转换 FME可以转换的数据类型 能够实现超过270多种GIS及空间数据的转换 数据转换数据转换 ArcGIS SHP Google Earth KML 地理国情信息空间单 元划分与抽样 地理国情监测的空间统计 与空间格局分析 地理国情信息统计与分析的目标地理国情信息统计与分析的目标和和任务任务 综合运用多种统计分析方法和模型 对地理国情普查 数据 监测数据进行统计 分析其空间结构 空间分布 空间关系 空间变化等方面的特征 揭示经济社会发展和 自然资源环境的空间分布规律 为地理国情信息服务提供 数据支撑 为政府管理和决策提供科学依据 缓冲区分析缓冲区分析 基础空间分析基础空间分析叠叠置置分析分析 网络分析等网络分析等 密度分析密度分析 空间格局探空间格局探 测性分析测性分析 全局全局Moran I 局部局部Moran I 景观格局分析景观格局分析 多元相关性分析多元相关性分析 Person系数系数 多元空间相关性多元空间相关性 Lee系数系数 空间格局探空间格局探 测性分析测性分析 线性回归分析线性回归分析 Logistic回归分析回归分析 时间序列模型时间序列模型 建立时空模型建立时空模型 空间空间模型模型 马尔科夫马尔科夫 CA CLUES等等 地形 地貌 地表 覆盖 专题 要素 统计分析 预测模拟 监测监测内容 内容 1 地貌基本信息统计 基于规则地理网格 县级及以上行政区 主体功能区 流域单元和经济区划等多种地 理单元 统计全国平原 丘陵 台地 山地等地貌类型的面积 面积比例 海拔分级 面积 坡度分级面积 平均海拔 平均坡度 2 地形因子分析 提取地形位指数 侵蚀势能 地形复杂度指数等地形因子 为滑坡监测与分析 水土 保持 土地利用规划等地学分析提供基础数据 3 相关性分析 分析地形与土壤侵蚀 地形与水土流失 地形与植被之间的关系 评估地形对自然要 素的影响 反映自然地理环境的整体性和差异性 植被植被覆盖覆盖 农地 林地 园地 草地 水域水域 河流 湖泊 水库 坑塘 沟渠 沼泽地 其它水域 荒漠与裸露地荒漠与裸露地 沙漠 石砾地 盐碱地 其他裸露地 交通网络交通网络 公路 铁路 重要交通设施 居民地与设施居民地与设施 居民地 开发区用地 工矿用地 风景名胜 宗教设施 特 殊用地 监测监测要素要素 监测监测内容 内容 植被覆盖现状统计与分析植被覆盖现状统计与分析 植被基本信息统计 植被空间分布特征分析 景观格局分析 荒漠与裸露地现状统计与分析荒漠与裸露地现状统计与分析 荒漠与裸露地基本信息统计 与地形 植被覆盖及水域等的相关性 分析 居民地与设施现状统计与分析居民地与设施现状统计与分析 居民地与设施基本信息统计 居民地空间分布特征分析 水域现状统计与分析水域现状统计与分析 水域空间基本信息统计 与地形 植被覆盖相关性分析 流域的河网密度 形态特征分析 交通网络现状统计与分析交通网络现状统计与分析 交通网络基本信息统计 交通网络空间分布特征分析 全国机场 火车站 桥梁 收费站等 交通设施的空间分布密度特征分析 地表覆盖基本信息统计地表覆盖基本信息统计 长度 面积 要素个数等 地表覆盖信息统计的地表覆盖信息统计的要素要素 植被 荒漠与裸露地 居民地与设施 水域 交通网络等 统计内容 统计内容 空间分布特空间分布特征分析征分析 Moran I 案例是计算武汉市各区 植被覆盖的Moran I指数 以及植被覆盖与人口 GDP 等经济要素的Lee s L相关系 数 通过分析可得出武汉市 各区植被覆盖的聚集程度 及其与经济数据的相关性强 弱 0 3 0 2 0 1 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 Moran s I是最常用的全局关联指数 用来探测整个研究区 的空间分布特征 景观格局景观格局分析分析 景观指数是能够高度浓缩景观格局信息 反映其结构组成和空 间配置某些方面特征的简单定量指标 本案例是以武汉市1999年土地利用数据为基础数据源 按照地 貌类型统计各类地表覆盖类型的面积及比例 分析各类地貌类型的 关系 采用破碎度 景观优势度 景观分离度 类型优势度 景观 多样性指数 均匀性指数等指标进行景观格局分析 形成景观格局 指数体系 多元多元空间相关性分析空间相关性分析 采用采用Pearson与与Moran自相关指数相结合的指数自相关指数相结合的指数 Lee 2001 来衡量要素间来衡量要素间 的相关性 的相关性 空间关系 特点 特点 是一种是一种Pearson相关系数的修改和补充 考虑了属性空间分布的二元相关 相关系数的修改和补充 考虑了属性空间分布的二元相关 兼具兼具Pearson系数与系数与Moran s I系数的优点 系数的优点 空间回归分析空间回归分析 研究空间变量之间的关系需要在回归分析模型的基础上发展 能够描述空间变量特征的回归分析模型 我们将其称为空间回 归模型 土地开发强度土地开发强度 土地开发强度 包括容积率 建筑密度 建筑高度 绿地率等几项主 要指标 在一般情况下 土地开发强度越高 土地利用经济效益就越高 地价 也相应提高 反之 如果土地开发强度不足 会减弱土地的使用价值 降 低地价水平 按照国际惯例 一个地区国土开发强度达到30 已经是警戒线 超过该 强度 人的生存环境就会受到影响 案例是统计湖北省2012年地区生产总值 土地投入面积等进行了土地 开发强度分析和预警 employed investement Lisa GDP 主要农业大宗产品优势产区统计与分析 农作物基本信息统计 主要农业大宗产品种植面积对市场价格波 动的影响 主要农业大宗优势产区植被退化情况 灾害信息统计与分析 主要是建模 建立自然灾害动态空间分布模型 建立自然灾害发生和损失影响模型 建立不同类型灾害扩展和评估模型 城市发展变化监测信息统计分析 城市群空间分布特征 城市群空间分布与自然要素的关系 全国城市群发展变化预测 主体功能区规划实施监测信息统计分析 空间属性特征统计 经济指数统计 首位度指数 距离指数 集聚指数 区域一体化和同城化程度分析 发展状况综合评价 用用DEMDEM几何纠正后得到了武汉市地区的平均几何纠正后得到了武汉市地区的平均EVIEVI值值 MOD13 EVIMOD13 EVI与水稻单产之间的复合线性回归模型与水稻单产之间的复合线性回归模型 选择选择植被覆盖 水域 湿地 交通等典植被覆盖 水域 湿地 交通等典 型 重要地理要素 结合人口 经济型 重要地理要素 结合人口 经济 土地土地 利用等专题信息 利用等专题信息 实现以下功能 实现以下功能 1 1 分析各类要素的动态空间变化分析各类要素的动态空间变化 2 2 提取各类要素长期或短期的变化特征 建立地理要提取各类要素长期或短期的变化特征 建立地理要 素变化特征与经济社会发展 气候变化等的重要联系 探素变化特征与经济社会发展 气候变化等的重要联系 探 索其内在变化规律索其内在变化规律 3 3 分析其长期或短期发展趋势分析其长期或短期发展趋势 土地利用时间演变模拟土地利用时间演变模拟 数据 利用99 02年土地利用数 据 对05年土地利用情况进行预 测和模拟分析 通过传统马尔可夫链模型和 空间滞后算子的结合建立空间马 尔可夫链模型 预测土地利用的 变化情况 构建空间滞后算子构建空间滞后算子 Key pointKey point 构建空间滞后构建空间滞后算子算子 对于一个区域单元而言 其区域背景为某土地类型的概率等于 加权该区域单元邻域这一利用类型的土地单元面积和与加权其邻域 所有土地单元 包括自身 面积和之比 1 11 X ijj x ikKX ijj kx W S Lag W S 式中 Lagik表示为i土地单元区域背景为k类型的概率 X表示土地单元i的邻域土地类型为 k的单元数量 K为土地利用类型总数 Wij为区域空间权重矩阵 Sj为土地单元j的面积 土地利用时间演变模拟结果土地利用时间演变模拟结果 2005年年距离倒数权模拟图距离倒数权模拟图2005年真实图年真实图2002年真实图年真实图 空间关联规则挖掘就是指利用某种空间关联规 则挖掘的算法或者方法从空间数据库中获得空 间关联规则 即获取知识的过程 挖掘的对象 是空间对象 面对的是海量数据 挖掘的结果 为用户感兴趣的知识 空间关联规则是指从空间数据库中获得 的 包含空间关系以及关联关系的 频 繁出现的 具有一定置信度的规则 空间关系时间关系属性关系 空间关联规则空间关联规则 道路数据 土地利用数据 普查数据 地籍数据 遥感影像数据等矢量或栅格数据 靠近湖靠近湖 靠近商业区靠近商业区 房价高房价高 30 80 降雨量多 靠近海边 气溶胶含量低 25 90 GDP水平高 人口密度大 城市 靠近东南沿海 40 85 获得知识 从存放在数据库 数据仓库或其他信息库中从存放在数据库 数据仓库或其他信息库中 的大量数据中发现知识 规律或高层信息 并且的大量数据中发现知识 规律或高层信息 并且 可以使用户从不同角度观察或浏览它们 并将这可以使用户从不同角度观察或浏览它们 并将这 些获得的知识或信息用于辅助决策 过程控制 些获得的知识或信息用于辅助决策 过程控制 信息管理和查询处理 服务于地理国情监测等众信息管理和查询处理 服务于地理国情监测等众 多领域中 多领域中 在数据库中 进行挖掘 空间关联规则挖掘分析空间关联规则挖掘分析 空间数 据库 空间 信息 空间关 联规则 空间关联规则挖掘空间关联规则挖掘分析整个分析整个过程可以概括过程可以概括 为 为 空间关系 空间关系 邻接 包含 被包含 相交 相离 相切 空间拓扑关系空间拓扑关系 较近 近 较远 远 空间邻近关系空间邻近关系 东南 西北 东北 西北 正东 正北 正 南 正西 空间方位关系空间方位关系 中国人口经济与铁路分布关联 数据 选取中国各县人口 经 济统计数据和中国主要铁路线 数据 首先将人口 经济数据泛化为 高 中 低三类 判断各县与 主要铁路线是否邻近 获得空 间数据表 进而进行中国各县 人口经济与铁路线分布的空间 关联规则 横坐标为各层次属性项 纵坐标为其支持 当Moran s I值趋近于 0时 属性的中值变 多 经对比发现 当Moran s I值趋近于0时 属性的中值 即 XX MID 变多 且越接近0 中值越多 主要的原因是 Moran s I在向0靠近的过程 也就是向随机分布靠近的过 程 数据的空间自相关性逐渐消失 趋向随机性 即聚类 中心开始消失 属性值趋于相同 即属性的中值增多 全局空间自相关的这一指示特性对空间关联规则的挖掘是 有一定的指导意义的 在全局空间自相关的基础上 可基 本判断属性值的分布情况 选择频繁一项集 如在确定了