[发明专利]一种基于遥感与GIS的人口统计数据网格化建模方法

权利要求书

1.一种基于遥感与GIS的人口统计数据网格化建模方法，其特征在于：其包括以下步骤：

步骤1，根据目标要求确定人口网格化的区域；

步骤2，获取区域内与人口统计数据时间匹配的行政区划数据、夜间灯光遥感数据、植被指数遥感数据；

步骤3，将区域离散划分为1000m*1000m的网格，网格单元编号记为i，i＝1,2,3,…,m，表示区域共划分m个网格；

步骤4，重采样夜间灯光遥感数据和植被指数遥感数据，并与网格尺度大小和空间位置保持一致；

步骤5，将重采样后的夜间灯光遥感数据和植被指数遥感数据的像元值转为点数据，并赋予网格作为网格的属性值；

步骤6，利用植被指数对灯光数据的DN值进行过饱和与溢出效应修正：对灯光数据进行最大值归一化变换处理ntl(i,j)＝NTL(i,j)/(NTL(max)-NTL(min))，变换后0≤ntl(i,j)≤1；然后根据植被指数对灯光数据修正如下：

式中，i为网格单元的ID码，j为行政区的ID码,j＝1,2,…,n，表示区域中共有n个行政区，ntl(i,j)为j行政区、i网格单元的夜间灯光标准化DN值，则x(i,j)为经植被指数修正后的j行政区、i网格的灯光强度，且当EVI(i,j)0.01或EVI(i,j)＝1时，x(i,j)＝0包含了对灯光溢出效应的修正；

步骤7，按行政区统计灯光修正后的网格平均强度，即统计计算j行政区的网格的x(i,j)的平均值，而且是x(i,j)≠0的网格平均值，计算模型如下：

其中，n(j)表示j行政区中x(i,j)≠0的网格个数，x(j)为j行政区所有x(i,j)≠0网格的平均灯光强度；

步骤8，按行政区统计网格的平均人口密度，即统计计算与修正后灯光值对应的x(i,j)≠0的网格的平均人口密度，网格平均人口密度计算公式如下：

其中，y(i,j)为j行政区i网格的人口数即以网格为单位的人口密度；p(j)＝∑y(i,j)为j行政区的总人口，n(j)为j行政区中x(i,j)≠0的网格个数；y(j)为j行政区中x(i,j)≠0网格的平均常住人口数也即网格的平均人口密度，x(i,j)≠0是根据植被指数识别的网格中有常住人口居住的网格；

步骤9，面向网格单元构建以x(j)为自变量、为因变量的一元回归模型，利用SPSS软件，采用加权个案的加权最小二乘估计法建模，得网格平均的人口密度预测模型如下：

其中，x(j)为j行政区所有x(i,j)≠0网格的平均灯光强度；a为自变量x(j)的回归系数，可直观视为网格的x(i,j)的属性变换系数；为y(j)的回归值，是根据x(j)估计的j行政区的网格平均的人口密度；

步骤10，在步骤9构建的预测模型的基础上利用x(i,j)替换x(j)来构建j行政区i网格的网格人口密度y(i,j)的预测模型：

式中为根据j行政区中的i网格的人口密度y(i,j)的初估值；

步骤11，根据“零误差”的原则对网格人口密度初估值进行优化调整获得研究区域的人口空间分布图；步骤11的具体包括以下步骤：

步骤11-1，确定调整系数，

其中，p(j)为已知的j行政区的总人口，为网格人口的初估值，γ(j)为j行政区的人口网格化的调节系数，γ(j)作为行政区的属性通过叠置传递给相关的网格；

步骤11-2，对网格的初估值进行调整优化获得研究区域的人口空间分布图，计算公式如下：

其中，p(i,j)为调整优化后i网格的人口密度。

2.根据权利要求1所述的一种基于遥感与GIS的人口统计数据网格化建模方法，其特征在于：步骤2中收集区域镶嵌的行政区的人口统计数据及其区域边界数据，行政区为县级或乡镇级行政区划单元，同时收集人口统计数据p(j),其中j＝1,2,3,…,n，j表示第j行政区并定义为行政区域的ID码，n表示区域共有n个行政区，p(j)为第j行政区的人口总数。

3.根据权利要求1所述的一种基于遥感与GIS的人口统计数据网格化建模方法，其特征在于：步骤3中网格尺度与夜间灯光遥感数据、植被指数遥感数据的空间分辨率尺度一致。

4.根据权利要求1所述的一种基于遥感与GIS的人口统计数据网格化建模方法，其特征在于：步骤9中加权个案是以“非零”网格数n(j)为权重，x(j)、y(j)作为一类网格的代表值。