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人口问题是21世纪人类面临的影响可持续发展的难题之一。要解决好人口问题,首先就要全面地掌握人口信息。目前我国的人口信息以行政单元或管理单元为对象进行采集,在实际应用中,更多的情况需要获取特定区域的人口信息,而这个特定区域往往不同于人口信息的采集区域。另外,人口普查数据详实准确,但是周期较长。在两次人口普查之间,人口信息主要来源于统计年鉴,统计年鉴上的人口信息空间分辨率较低,实际应用中往往需要通过统计年鉴获取更高空间分辨率的人口信息。
在这种背景下,需要将人口信息在不同区域间进行转换,解决这种将统计数据从源区域向目标区域转换的方法叫做面插值。本文在对面插值算法研究进展综述的基础上,结合实际应用的需要,确定“提出一种保持变量一致性、人口非均匀分布、划分无人居住区、全自动、高效率、高精度的面插值算法”的研究目标。研究的主要内容如下:
首先,以常州中心城市为研究区,根据常州市人口普查数据和土地利用现状数据,建立人口地理信息数据库;统一人口普查数据和土地利用现状数据的投影坐标系;对土地利用现状数据进行制图综合;对人口普查数据进行汇总。
其次,从研究目标出发,从算法自动化程度、算法的效率、算法的精度等多个方面对常用的人口信息面插值算法进行评价,并实现其中最接近研究目标的三种算法:面积权重法、Pycnophylactic插值法、分区密度图法,作为研究的基础和检验新算法精度的参照算法。再次,将分区密度图法和Pycnophylactic插值法组合形成新的人口信息面插值算法,本文命名为DP插值法。DP插值法将研究目标分成两个部分,通过对分区密度图法的改进,实现了划分无人居住区、高精度、自动化的要求,而通过对Pycnophylactic插值的改进,实现了变量一致性、人口非均匀分布和高效率的要求。最后,计算面积权重法、Pycnophylactic插值法、分区密度图法和DP插值法的误差和百分比误差,使用RMSE、散点图、直方图等工具,将DP插值法插值结果与其他主要的面插值算法结果进行比较,验证算法的精度。
研究的主要结论是:①研究提出的基于人口密度分区和面积权重法的人口密度计算方法,具有高效率、高精度、客观性强的优点,是更有效的人口密度计算方法。②DP插值法,具有保持变量一致性、人口非均匀分布、划分无人居住区、全自动、高效率、高精度六个特点,是更先进的人口信息面插值算法。