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1、西安科技大学硕士学位论文基于ArcGIS的西安市人口空间分布规律研究姓名：闫宗元申请学位级别：硕士专业：地图学与地理信息系统指导教师：陈晓宁2011论文题目：基于 ArcGIS 的西安市人口空间分布规律研究 专 业：地图学与地理信息系统 硕 士 生：闫宗元 (签名) 指导教师：陈晓宁 (签名) 摘 要 城市与区域研究首要任务是分析城市与区域的空间结构， 而人口密度分布特征是重点。人口密度特征是城市一个重要的社会经济特征，城市人口密度模型不仅揭示了城市的内部结构，而且还为城市的经济模型提供验证。分析人口密度方程随时间的变化规律对揭示城市和区域结构的变迁也具有重要的意义。 本文基于西安市人口普查数
2、据， 采用 GIS 手段从宏观上系统分析了 20 世纪 90 年代以来西安市常住人口空间分布特征和时空演变趋势，并为此做出合理的原因分析；基于多种数学模型的回归分析结果比较，从微观上揭示了西安市 2000 年单中心和多中心的人口密度分布特征，并得出了一个较好的数学模型来描述。 应用 GIS 手段研究西安市的人口空间分布可为国内相关案例研究提供理论补充； 对比传统的计算人口密度分布方法，本文所使用的研究方法有直观、全面、更加精确的优点，为今后的同类研究提供了一种新方法。 关 键 词：西安市；人口密度；GIS；空间统计分析；数学模型； 研究类型：应用研究 Subject ：Research on
3、Spatial Distribution of Population in Xian Based on ArcGIS Specialty ：Cartography and Geographic Information System Name ：Yan Zong-yuan (Signature) Instructor ：Chen Xiao-ning (Signature) ABSTRACT The prime task of studying city and region is to analyze the spatial structure of city and region. Chara
4、cteristic of population density is an important feature of the citys socio-economic characteristics. Urban population density model not only reveals the internal structure of the city, but also provide validation for the citys economic model. Analysis of population density equation over time has gre
5、at significance to reveal changes of urban and regional structure. Based on population census data of Xian City, spatial distribution of resident population and trends of spatial temporal evolution from the 1990s is analyzed systematically on a macro perspective by use the method of GIS. And the rea
6、sons will be analyzed at the same time. Based on the comparison among multiple regressive analysis results of mathematical models, the population density distribution of monocentric center and multi-center in Xian is revealed on a micro perspective. Meanwhile, a mathematical model is established to
7、express the population density distribution. Research on spatial distribution of population density in Xian by use the method of GIS provides some theoretical complements for the study of related cases. Comparing with the traditional method of calculating the distribution of population density, the
8、research method which is used in this paper are intuitive, comprehensive and more accurate and provide a new method for similar researchs in future. Keywords : Xian City Population Density GIS Spatial Statistical Analys Mathematical Model Thesis : Application Research 1 绪论 1 绪论 1.1 研究的背景与意义 1.1.1 研究
9、的背景 2009 年 5 月 4 日，国务院颁布了开展 2010 年第六次全国人口普查的通知，拉开了全国第六次人口普查的序幕。 人口多是我国最基本的国情，依法每 10 年开展一次人口普查，是掌握国情国力的重要手段，也是科学制定经济社会发展规划的基本依据。我国是一个有着十几亿人口的发展中大国，准确把握人口状况和变动趋势，有利于我们更好地制定和实施经济社会发展政策，推动科学发展，加快转变经济发展方式；有利于我们加强和公平地推进义务教育、基本医疗、基本住房等公共服务，保障与改善民生；也有利于完善社会管理，促进和谐社会建设。 人口问题是当今世界面临的重大问题，也是现代化建设的最重要影响因素。人口与经济
10、发展、生态环境保护、城市的基础设施建设紧密的联系在一起，影响着城市可持续发展的决策。越来越多的资料显示，人口问题已成为当今世界各国共同关心的问题。随着人口问题的日趋严重，人口问题不仅受到政治家的重视，而且也成为许多学科争相研究的重大课题。人类作为人口系统的主体，其生存、发展、迁移等绝大多数活动都不可避免地与周边的地理要素和空间发生紧密的联系， 使得人口分布及变动具有深刻的空间分布特征。 人口在一定的地域环境下，呈现一定的空间分布形态。人口空间分布是指一定时间内人口在一定地区范围的空间分布状况，它是人口过程在空间上的表现形式1，人口空间分布是一种复杂的社会经济现象，受自然环境、生产力水平、生产布
11、局、科技、文化、 历史、社会经济和政治等因素的影响和制约。 传统意义上的人口数据来源于全国的人口普查，它是以行政区为单元的统计型数据。在实际应用中，存在以下几方面问题：数据的空间分辨率低(县级、城市辖区等)。以行政区为单元的人口数据给人的感觉是：一个区域内人口是均匀分布的，掩盖了人口分布的空间差异性，无法为政府决策和城市规划提供准确的非行政区数据2。人口统计的行政界线与其他要素界线不一致，这使得人口数据与其他自然数据很难整合。传统的行政区域人口密度统计，仅能提供有限、离散的数据样本，无法为相关的人口研究提供可靠数据。随着经济的发展，研究者和决策者面临着如何尽可能的去表现真实世界人口空间分布的挑
12、战3。而人口统计数据空间化是解决这些问题的有效手段，特别是当1西安科技大学硕士学位论文 地理信息系统技术引入后， 研究者大量采用栅格数字模拟技术去研究人口数据的空间问题，并进行了大量的研究4。 人口统计资料是人口发展和现状统计的数量资料， 对了解总体人口的数量关系非常重要。但是随着科学的发展和社会经济的进步，人口、资源、环境发展之间的矛盾日益突出，单纯的人口数量资料已经不能满足政府决策、企业以及社会公众的需要，迫切需要借助先进的研究手段对人口空间分布结构进行全面分析研究。 地理信息系统（Geographic Inofrmation System，简称 GIS）是以地理空间数据库为基础，在计算机
13、软硬件的支持下，对空间相关数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示，并采用地理模型分析方法，适时提供多种空间和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务建立起来的计算机技术系统。 GIS 技术中，矢量图层的更新、特征提取和合并、图形叠加、空间连接和建立缓冲区等空间分析功能均可以被广泛应用于人口研究。 如利用图形叠加功能可分析行政区划变动前后的人口变化：利用缓冲区分析，把城市从市中心开始分成多个同心环来比较人口的特征与变化。通常地理信息系统的模型和统计方法在人口方面的应用主要有：人口分布及动态变化、人口增长与产业扩散、人口分布与土地利用空间结构分析等 目前，国内外市场流行的GIS商业软件在空间分
14、析方面通常具有空间叠加和经典统计两大功能。空间叠加包括并、交和切，经典统计包括最大最小值、直方图、均值方差、正态分布等5。这些功能覆盖了地学分析的最基本需求，成为GIS软件功能和效率的基本测试单位。但是，把各个区域信息和社会学、人口学、经济学的有关理论结合起来进行各种分析给GIS的空间分析能力提出了更多、更高的要求。 21 世纪我国加快了城乡结构、区域产业结构的调整，基础设施发展迅速，国土整治全面展开。我国资源、环境和人口的压力依然巨大，因此如何利用 GIS 特有的地理空间分析能力，完成对人口空间分布、变动特征的研究，建立模型进行描述，研究人口空间分布区域差异及其发展过程，揭示其中的规律性，并
15、对人口数量及人口空间分布模式做预测就成为重要的研究课题。人口空间分布特征规律研究对于制定区域人口政策、促使人口的合理再分布以及实现人口、资源、环境的协调持续发展会起到参考作用。 1.1.2 研究的意义 城市与区域研究首要任务就是分析城市与区域的空间结构， 尤其是人口密度分布特征。人口密度特征是城市一个至为重要的社会经济特征，城市人口密度模型不仅揭示了城市的内部结构，而且还为城市的经济模型提供验证。分析人口密度方程随时间的变化对揭示城市和区域结构的变迁也具有重要的启示。人口数据蕴藏着大量的信息，掌握人口的空间分布规律对社会发展和政府决策具有重要的现实意义。 如何挖掘提取这些有用的信息是当前人口学
16、研究的重要课题。地理信息技术具有强大的空间分析处理能力，其21 绪论 在几十年的发展中已经广泛的应用于社会生产、生活中的各个领域，并在决策分析中发挥着越来越重要的作用。 研究人口空间分布的传统方法多为利用指标计算不同区域的差异系数。 这种方法虽然在一定程度上解决了人口空间问题，但不够直观。并且，逐渐增大的数据量也为这种方法增加了困难，耗费了大量的人力、物力。地理信息系统（GIS）作为一门先进的科学与技术，在人口数据管理、分析和人口专题制图等方面具有重要作用，因此 GIS 技术的引入可以解决这方面的问题。 中国是世界第一人口大国，作为关中天水经济区的核心城市，西安已成为西北地区和陕西省最重要的人口流入地。随着社会经济的发展
