边疆空间教程

2011年10月第9卷第5期地理空间信息GEOSPATIALINFORMATIONOec.
,2011Vol.
9,No.
5我国陆地边疆人口空间分布与地形关系王兰辉,吴瑞(南京师范大学地理科学学院,江苏南京210046)摘要:以我国国境线内50km缓冲区为研究区域,分析我国陆地边疆地区人口总体分布,结果符合黑河-腾冲线的规律,再叠加分析我国陆地边疆地区人口密度曲线与地形剖面线,总体探究了人口空间分布与地形的关系,最后分别统计分析人口与高程、坡度、地形起伏度及坡向之间的关系,研究结果对进一步探究我国陆地边疆人口空间分布规律的内在机理有一定帮助.
关键词:陆地边疆;人口;空间分布;地形中图分类号:P208文献标志码:B文章编号:1672-4623(2011)05-0109-03中国是一个幅员辽阔的大国,拥有长达22800km的陆地边界线.
我国陆地边疆地区地形复杂多样,向来是对外交往的重要门户和维护国家安全的天然屏障.
人口是国家实力的重要组成部分,也是国家的重要战略资源,边疆地区人口直接影响到国家主权与安全.
因此,研究我国陆地边疆地区人口空间分布与边疆复杂地形之间的关系便显得尤为重要.
国内外已有许多学者提出用GIS空间分析方法研究人口空间分布[1-2],我国学者主要研究集中在全国、区域及城市人口空间分布密度及分布格局[3-4],特别针对边疆地区人口空间分布的研究尚未涉及.
本研究主要采用缓冲区分析、栅格计算与密度制图及DEM提取地形特征要素等GIS空间分析与统计方法[5],利用ArcGIS9.
3软件处理、分析研究数据与结果.
1研究区域与数据1.
1研究区域本文的研究区域为我国陆地边疆地区,我国陆地边界长达22800km,自中朝边境的鸭绿江口至中越边境的北仑河口,边疆省区有辽宁、吉林、黑龙江等9个.
狭义的陆地边疆地区是有国境线的边境县的总和,我国共有边境县133个,总面积约为1881000km2,占全国陆地面积的1/5.
为了最大程度发挥GIS强大的空间分析与统计功能,本研究的区域为使用ArcGIS9.
3沿国境线建立的50km缓冲区,总面积约为797000万km2.
1.
2数据源与数据获取方法本研究使用的数据包括:①全国1:100万DEM数据、②中科院资源环境数据中心提供的2003年全国1km格网人口空间化数据、③全国1:10万县级行政区划矢量数据.
数据预处理包括的内容:①在ArcGIS9.
3中对数据定义投影或进行投影变换,将所有数据统一成克拉索夫斯基椭球体双标准纬线亚尔勃斯双等积圆锥投影,标准纬线N25°、N47°,中央经线E105°,横纵坐标偏移值均为0;②在ArcGIS9.
3中使用距离制图,通过直线距离函数得到国境线以内50km的缓冲区;③利用全国1:100万DEM数据在ArcGIS9.
3中分别提取坡度、坡向和地形起伏度数据,再利用50km缓冲区数据裁剪全国数据,获得中国国境线内50km缓冲区地形的坡度、坡向和地形起伏度数据.
2研究结果与分析2.
1我国陆地边疆地区人口密度总体分布利用中科院资源环境数据中心提供的2003年全国1km格网人口密度数据,统计边疆地区人口总数.
在ArcGIS9.
3中实现方法为:首先在属性表中增加1个字段,命名为POP,字段类型为长整型;然后用字段计算器给POP字段赋值,计算公式为POP=Value*Count,Value为栅格值,Count为栅格个数;最后统计POP字段的所有值的总和,即为总人口.
在ArcGIS9.
3中,以55人/km2为界,用2种颜色制作全国人口密度图.
分析可知,我国陆地边疆地区人口绝大部分集中在黑河-腾冲线[6]以东的云南、广西及东北3省,黑河-腾冲线以西的广大边疆地区人烟稀少.
50km缓冲区内人口总数为1872.
3万,平均人口密度23.
9人/km2,其中人口密度为0的地区占总面积的83.
65%,人口密度小于等于55人/km2的地区占总面积的93.
06%.
总体上看,边疆地区地广人稀,大部分地区是无人区,人口收稿日期:2011-04-06项目来源:国家自然科学基金资助项目(40930531);南京师范大学2010年度"大学生实践创新训练计划项目".
地理空间信息110第9卷第5期密度远低于全国均值137.
1人/km2.
2.
2人口密度曲线与地形剖面线叠加分析将50km缓冲区内1km格网人口空间化数据的所有栅格沿国境线均匀分成134段,利用ArcGIS9.
3分区统计人口密度均值,以各段的均值作为重采样值,得到134个采样点,依次连接,得到我国陆地边疆地区50km缓冲区人口密度曲线;再利用相同方法绘制我国陆地边疆地区50km缓冲区地形剖面线,分区统计均值、最大值、最小值,大部分以均值作为重采样值,重要的特征点,如山峰以最大值作为重采样值,山谷以最低值作为重采样值,得到134个采样点,依次连接.
这样绘制的地形剖面线既能够较好地保留边疆重要地形特征,又可以直观地反映2万余km国境的地形起伏特征.
地形剖面线与前边得到的50km缓冲区人口密度曲线叠加,如图1所示.
图1人口密度曲线与地形剖面线叠加分析可知,在50km缓冲区内,①我国陆地边疆地区人口分布相对集中,极不均匀;②人口相对集中区,密度曲线呈峰谷交错分布,人口稀少区,密度曲线呈直线分布;③陆地边疆东起始端出现人口密度峰值,约300人/km2,其余地区人口密度均在150人/km以下;④人口密度相对较大区域分布在东北和西南的平原及中低山丘陵区,大兴安岭、内蒙古高原、阿拉善平原、阿尔泰山脉以及青藏高原地区的人口密度基本为0;⑤呼伦贝尔高原的满洲里市和天山山脉的伊犁河谷地等地势相对平坦区出现人口密度峰值.
2.
3人口与地形因子空间统计分析2.
3.
1人口随高程分布边疆地区跨越三大地势,参考中国地势三级阶梯1000m,3500m,5000m的临界值,将50km缓冲区内DEM数据的高程在ArcGIS9.
3中按0-500,500-1000,1000-3500,3500-5000,>50005个级别进行重分类,分类区间分别对应于低海拔、中海拔、中高海拔、高海拔、极高海拔;然后进行分区统计,以DEM数据作为分类区数据层,Value作为分类数据字段,人口密度数据作为统计数据;得到人口分布与高程的关系,如图2和表1所示.
图2人口密度与高程关系表人口与高程统计表高程/m人口密度/人/km2人口百分比0-50064.
6879168046.
74%500-100023.
3451913024.
03%1000-350019.
1537130028.
56%3500-50001.
21227260.
65%>50000.
149280.
03%根据数据统计结果分析得知:1)我国陆地边疆地区人口密度随海拔高度增加而减小,其递减无明显线性关系;2)人口密度随高程分布极不均匀,跨度很大,低海拔(0-500m)区人口密度最大,人口总数接近边疆地区一半人口;3)有一半以上的人口分布在高程500m-3500m的海拔地区,3500m以上人口分布稀少,密度极低.
2.
3.
2人口随坡度分布地面平均坡度是描述地面复杂程度的重要指标,对太阳辐射、温度、水分及植被等自然因子有明显影响[7],也直接影响到人类居民地的选择.
在ArcGIS9.
3中将研究区域按坡度分为6级:①平坦:0°-3°;②起伏或倾斜:3°-8°;③平缓:8°-15°;④缓坡:15°-25°;⑤陡坡:25°-35°;⑥急陡坡:>35°.
统计50km缓冲区内人口分布与坡度的关系,见图3和表2.
图3人口密度与坡度关系第9卷第5期111表人口与坡度统计表坡度/°人口密度/人/km2人口百分比0-330.
51345900071.
59%3-818.
2346518018.
43%8-1514.
115489808.
24%15-259.
33209581.
71%25-35>351.
70.
0506700.
03%0.
00%根据数据统计结果分析得知:1)坡度越大,人口密度越低,人口比例越少;2)人口集中分布在小于3°的平坦区域,占边疆总人口的70%以上,平坦或起伏区(0-8°)总人口超过边疆人口总数的90%;3)平缓区(8-15°)有少量人口分布,15°以上区域人口分布极少.
2.
3.
3人口随地形起伏度分布地形起伏度是在指定的分析区域内所有栅格中最大高程与最小高程的差,是宏观的地形因子.
根据21km的全国地势起伏最佳统计单元,本研究采用5km*5km的矩形分析窗口,对全国DEM做窗口分析,统计类型为最大值与最小值之差.
在ArcGIS9.
3中将研究区域按地形起伏度分为7级:①平原:0m-20m;②低丘陵:20m-75m;③高丘陵:75m-200m;④小起伏山地:200m-600m;⑤中起伏山地:600m-900m;⑥大起伏山地:900m-1200m;⑦极大起伏山地:>1200m.
统计50km缓冲区内人口分布与地形起伏度的关系,如图4和表3所示.
图4人口密度与地形起伏度关系表人口与地形起伏度统计表地形起伏度/m人口密度/人/km2人口百分比0-2027.
312987706.
90%20-7523.
4346002018.
39%75-20038.
0647897034.
44%200-60022.
5514821027.
37%600-90015.
015272808.
12%900-1200>12003.
43%1.
34%64534425116412.
57.
4根据数据统计结果分析得知:1)平原地区人口密度较大,高丘陵区人口密度最大,人口占边疆总人口比例也最大;2)高丘陵区以上区域,人口密度逐渐减少,人口数也逐渐减少;3)边疆地区人口主要集中在丘陵区和小起伏山地,人口占边疆总人口的80%以上.
2.
3.
4人口随坡向分布坡向直接影响太阳辐射的强度,也影响温度、水分等,因此其影响人类对居住地的选择.
在ArcGIS9.
3中对DEM数据直接提取坡向,并将坡向综合成9类:平地(-1)、北坡(0°-22.
5°,337.
5°-360°)、东北坡(22.
5°-67.
5°)、东坡(67.
5°-112.
5°)、东南坡(112.
5°-157.
5°)、南坡(157.
5°-202.
5°)、西南坡(202.
5°-247.
5°)、西坡(247.
5°-292.
5°)、西北坡(292.
5°-337.
5°).
人口分布与坡向的关系,如图5和表4所示.
图5人口密度与坡向关系表人口与坡向统计表坡向人口密度/人/km2人口百分比平地10.
9525330.
28%北22.
8224001011.
96%东北23.
6233488012.
47%东31.
6302103016.
13%东南31.
9308269016.
46%南24.
614.
11%2642280西南西西北19919701628970172932010.
64%8.
70%9.
24%19.
918.
518.
6根据数据统计结果分析得知:1)平地人口密度和人口数都明显小于其他坡向,说明边疆地区绝对平坦区域很少;2)除平地外,各坡向人口密度和人口数差距较小,人口分布较为平均;3)东、东南和南坡的人口密度和人口比例相对较大,东南坡人口密度和人口比例都最大.
(下转第114页)王兰辉等:我国陆地边疆人口空间分布与地形关系地理空间信息114第9卷第5期灾害专题图制图模板通用制图符号标准规范灾害符号标准规范专题图布局方案地图符号化方案库配色方案数据库专题图显示格式地理网络格式图整饰格式标准化图3模板构建与描述流程号、柱状图、影像调色板等来实现灾情快速空间化表达.
进行灾情数据空间化表达时,要依据制图专家知识定制出的要素层次显示规则,不同层表达不同地理目标空间属性,依据地理主题对空间信息进行逻辑划分[9-10],控制要素空间显示顺序和显示方式,进行自动调整绘图.
5结语遥感技术的发展进步,为人类提供了监测与评估灾害的有效方法,在减灾领域发挥重要作用.
本文探讨了在面向灾害遥感应用时,快速制图面临问题和解决办法.
从总体制图流程入手,详细剖析了面向灾害遥感快速制图过程中所需的关键技术,规范制图数据来源,实现灾害专题信息与基础数据管理匹配、进行快速空间化表达,最终完成专题图快速制作流程.
通过实践测试应用表明,在保障成图质量的同时,利用这些技术,可以有效缩短成图时间、提高制图效率.
在快速制作流程中充分考虑制图要素关系处理,进行自动或半自动方式对专题图进行编辑,保障了遥感灾害应急制图效率的同时也达到常规地图的要求.
满足遥感实用化过程中对海量数据快速和自动处理的要求.
随着新的技术的不断发展,遥感快速制图技术涉及到的问题还很多,如何总结制图专家知识、完善制图规则、根据不同需要更佳自动、自适应的实现制图综合,还需要进一步研究.
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(上接第111页)3结语我国陆地边疆地区地形复杂多样,边疆地区人口是国家的重要战略资源,在我国对外交往和保护祖国边防安全中发挥着重要作用,研究我国陆地边疆人口空间分布与地形关系具有一定的意义.
本文以我国国境线内50km缓冲区为研究区域,首先分析了我国陆地边疆地区人口总体分布,发现边疆地区人口空间分布符合黑河-腾冲线的规律;然后,通过对我国陆地边疆地区人口密度曲线与地形剖面线叠加分析,总体探究了边疆人口空间分布与地形的关系;最后,分别统计分析了我国陆地边疆地区人口与高程、坡度、地形起伏度及坡向之间的关系,研究结果与总体探究的结果保持一致.
陆地边疆地区人口空间分布不仅与地形有关,而且与经济、社会、历史、文化等因素相关.
今后将在此研究的基础上,深入探究分析人口与地形等其他因素间的相互耦合关系及相互作用机理.
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第9卷第5期5Index(Vol.
9,No.
5)GEOSPATIALINFORMATIONⅤKeywords,,()DataFusionEvaluationofGeoEye-1byCHENXueyangAbstract、、、、,Keywords()RelationsofChineseFrontier'sPopulationSpatialDistributionandTer-rainbyWANGLanhuiAbstractKeywords,,,()CriticalTechniquesofDisaster-orientedRemoteSensingQuickMap-pingbyQUXinyuanAbstractKeywords,,()BatchProcessingofMeasuredDatawithVBProgrammingbyZHUXingangAbstractKeywords,,()ResearchonEvaluationIndexSystemandQualityEvaluationofElec-tronicMapbyZHULipingAbstractKeywords,,()DesignandDevelopmentofLandPriceEvaluationandManagementSystemBasedonGISbyZHAOYanAbstractKeywords,,,,()ApplicationofGIS-basedSWMMtoUrbanDrainageSystembyFENGYanjieAbstract(),Keywords,,()ComparisonandAnalysisofThreeExponentialFunctionModelsbyXUJinjunAbstractKeywords,()DevelopmentandImplementationofLandConsolidationPlanningandDesignSoftwareBasedonGISbyCHENQingAbstractKeywords()