基于抽樣數據的甘肅人口、房屋數據空間化

周聞云 丁文秀

摘 要：為提高人口、房屋數據空間化精度，在甘肅省內隨機抽取311個網格單元（1km×1km）的人口、房屋數據為樣本，建立基于抽樣數據的人口、房屋分布模型。將其應用到2013年岷縣漳縣Ms 6.6級地震災害快速評估中，結果顯示，用人口、房屋空間數據得到的快速評估結果具有較高的精度和可信度。基于抽樣的人口、房屋數據空間化方法可以較好地反映甘肅省實際人口、房屋分布情況。

關鍵詞：人口數據空間化；房屋數據空間化；地震快速評估

DOI：10.11907/rjdk.172754

中圖分類號：TP319

文獻標識碼：A 文章編號：1672-7800（2018）005-0176-03

Abstract：In order to improve the accuracy of population and housing grid spatialization， this paper introduced a population and housing gird spatialization module based on 311 random grid's samples（1km ×1km）from Gangsu Province. The module was then tested in the rapid earthquake loss assessment of the Ms6.6 earthquake in Min County and Zhang County in 2013. The results showed that the module had high accuracy and reliability of population and housing grid spatialization.

Key Words：population grid spatialization； housing grid spatialization； rapid earthquake loss assessment

0 引言

人口、房屋數據空間化是提高地震災情快速評估結果精度的關鍵。國內外學者對于人口分布模型做了大量研究工作，最具代表性的人口分布數據產品有：GPW 5km分辨率人口分布數據、UNEP/GRID 2.5km分辨率人口分布數據和LandScan 30″×30″分辨率人口分布數據。如楊雅玲等[1]依據1985年第一次全國城鎮房屋普查數據，建立了三門峽、湛江和廈門的房屋數據庫，并結合地震烈度實現地震災害預測；甘承釗等[2]對合肥市區10個街道辦事處3 558幢單體房屋進行調查，并建立房屋基礎數據庫；韓貞輝等[3]用抽樣數據結合人口密度分級模擬了彝良地區房屋分布；高曉路等[4]用地級和省級單元的房屋結構比例，推定縣級單元的農村地區房屋比例和數量；丁文秀等[5-8]用公里網格單元的抽樣數據并結合統計數據，研究了四川、云南和湖北的人口和房屋分布。

目前，大區域房屋數據空間化的研究主要有3種方式：①基于單體房屋的數據普查，工作量太大，人力、財力均難以支持，所以很難在大范圍推廣實現；②通過大范圍（省、市、縣）的房屋統計（或估算）數據簡單模擬房屋分布，誤差較大；③以公里網格單元的抽樣數據結合統計數據，獲取整個研究區人口、房屋分布。本文采用第三種方法實現了甘肅省人口、房屋數據空間化。

1 甘肅省人口數據空間化

1.1 分區

人口、房屋分布存在較強的區域性差異，本文結合城鄉布局將甘肅省劃分為5個區域（見圖1），使同一區域內的人口、房屋空間分布特征具有較強的相似性，達到簡化模型參數的目的。

1.2 人口、房屋數據抽樣調查

本文在甘肅省一共完成311個調查點（每個調查點為1km×1km網格，分布詳見圖1），調查點網格單元與建模網格單元大小一致，且涉及到每一個分區。

1.3 數據預處理

用ArcGIS依據甘肅省行政區劃圖生成 1km×1km格網，以此作為基礎。用ArcGIS逐一將自然村分布、交通、城鎮分布、數字高程、土地分類和夜間燈光等數據（見表2）進行網格化。

1.4 人口數據空間化

在分區基礎上以土地利用模型為基礎，分別對不同分區的樣本數據定量分析，采用多元逐步回歸分析法建立城鎮、農村人口密度模型。

1.4.1 建城區人口密度權重模型

通過對省會城市、地級市建城區樣本數據分析得出，城鎮建筑用地、農居用地、交通網密度及分布、水資源分布是建城區影響該區人口分布的主要因素。以土地利用類型中的城鎮建筑用地、農居用地為基礎，結合交通網密度進行輔助建模，建立城鎮建城區人口密度權重模型[5-7]，表達式如下：

1.4.2 農村區域人口密度權重模型

通過對農村區域樣本數據分析得出，農居用地、農業用地格局、水資源分布是影響農村區域人口分布的主要因素，同時為確保數據合理性、準確性，引入自然村分布進行輔助建模控制農村地區網格人口分布[5-7]，表達式如下：

1.4.3 人口分布空間數據計算

以鄉、鎮、街道辦等行政單元的人口統計數據作為總量控制，用城鎮、農村區域的人口密度權重生成公里網格單元人口密度數據，計算公式如下[5-9]：

Pop_density（i，j）為網格的人口密度，P（i，j）為空間任意公里網格的人口密度權重值，Popi為行政單元人口統計數據。最后將各分區對應的公里網格數據圖層合并，獲取全省的人口空間化結果（見圖2）。

1.5 房屋數據空間化

參照建筑結構分類并結合實際抽樣數據，將甘肅省的房屋結構類型分為：土木結構、磚木結構、磚混結構、鋼混結構、其它結構5類。依據各分區的抽樣數據計算出人均房屋面積及各分區的房屋結構類型比例（見表2）。用人口網格數據和人均房屋面積計算出房屋總面積分布（見圖3），用房屋結構類型比例計算得到各類結構房屋面積分布。

2 岷縣漳縣Ms 6.6級地震快速評估

2013年7月22日岷縣漳縣發生Ms6.6級地震，災區總面積約16 432km2，涉及甘肅岷縣、漳縣、臨洮縣、渭源縣、隴西縣、臨潭縣、卓尼縣、迭部縣、舟曲縣、宕昌縣、禮縣、康樂縣和武山縣等13個縣區。本文以地震災區（Ⅵ度及以上區域）作為研究區域，采用易損性分析[10]進行快速評估（見表3、圖4）。其中，評估得到死亡人數誤差為17.9%，受傷人數誤差為12.1%，毀壞房屋面積誤差為14.8%，嚴重破壞房屋面積誤差為5.2%。

3 結語

鑒于人口、房屋分布的地域性特征，基于分區、等尺度的網格單元抽樣數據，結合統計數據構建人口、房屋分布模型，成為人口、房屋數據空間化方法的發展趨勢。通過岷縣漳縣地震災情快速評估，本文的人口、房屋數據空間化方法可以較好地反映甘肅省實際人口、房屋分布情況。

參考文獻：

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[2] 甘承釗，汪振華，沈業龍.合肥市房屋基礎資料調查與數據庫建立[J].中國減災，2000，10（1）：39-42.

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（責任編輯：何 麗）