導(dǎo)語(yǔ)：空間化統(tǒng)計(jì)指數(shù)研究進(jìn)度一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

一、前言

自1998年1月31日,美國(guó)副總統(tǒng)戈?duì)栐凇稊?shù)字地球—認(rèn)識(shí)21世紀(jì)我們這顆星球》的報(bào)告中首次提出了數(shù)字地球的概念,掀起了建設(shè)“數(shù)字地球”的空間信息革命。所謂數(shù)字地球可以理解為對(duì)真實(shí)地球及其相關(guān)現(xiàn)象統(tǒng)一的數(shù)字化重現(xiàn)和認(rèn)識(shí)。其核心思想是用數(shù)字化的手段來處理整個(gè)地球的自然和社會(huì)活動(dòng)的諸方面的問題,最大限度地利用資源。由此,“數(shù)字地球”、“數(shù)字城市”已成為新的研究領(lǐng)域,地球與城市的數(shù)字化都離不開社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的空間化,只有將社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)與空間單元的有效結(jié)合,即實(shí)現(xiàn)社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的空間化,才能最終實(shí)現(xiàn)“數(shù)字城市”和“數(shù)字地球”。因此,社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的空間化是數(shù)字地球的重要內(nèi)容之一,也成為當(dāng)前地理科學(xué)和社會(huì)科學(xué)共同研究的熱點(diǎn)問題。社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)也稱統(tǒng)計(jì)資料,是統(tǒng)計(jì)部門或單位以行政區(qū)劃為單元進(jìn)行統(tǒng)計(jì)工作所搜集、整理、編制的各種反映該行政區(qū)內(nèi)的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等特征屬性的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)資料的總稱。社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)是反映一個(gè)國(guó)家社會(huì)與發(fā)展?fàn)顩r的重要指標(biāo)之一,更是中央政府、國(guó)家行業(yè)主管部門科學(xué)有效地制定法規(guī)政策,進(jìn)行決策和宏觀調(diào)控管理的重要依據(jù)。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)還是政府進(jìn)行宏觀經(jīng)濟(jì)管理的必要手段和重要職能[1]。

長(zhǎng)期以來,由于經(jīng)濟(jì)地理學(xué)與自然地理學(xué)分別采取不同的空間單元進(jìn)行社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)(人口,GDP等社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù))的收集、存儲(chǔ)和分析:前者主要是基于行政單元,如省界、縣界、鄉(xiāng)界等,而后者主要是基于自然單元,如流域、土壤類型單元、植被類型單元等,這直接導(dǎo)致社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)處理方法在理論和實(shí)際應(yīng)用過程中的數(shù)據(jù)空間單元不一致,因而也產(chǎn)生一系列的問題[2]54。而研究和使用社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),不僅要關(guān)注其數(shù)量,更要分析其空間分布。GIS和RS越來越多的應(yīng)用于統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)空間分布的研究,隨著3S技術(shù)的發(fā)展和成熟,產(chǎn)生一個(gè)難題:傳統(tǒng)方法提供的社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)定位不準(zhǔn)確,單元不統(tǒng)一,空間分辨率低,造成社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)與自然生態(tài)數(shù)據(jù)疊置分析困難。“社會(huì)數(shù)據(jù)空間化”和“空間數(shù)據(jù)社會(huì)化”也已成為當(dāng)前地理學(xué)、社會(huì)科學(xué)共同關(guān)注的焦點(diǎn)[3]。而將統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)與自然數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化到統(tǒng)一平臺(tái),即統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)空間化就是最好的解決辦法。將行政區(qū)域單元為單元的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)擴(kuò)展到一定尺寸的地理格網(wǎng)上,為可持續(xù)發(fā)展的研究和決策提供服務(wù)[2]55。作者就社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)空間化的關(guān)鍵問題進(jìn)行了系統(tǒng)的分析和綜述。

二、社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分布與社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)空間化

社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),尤其是人口數(shù)據(jù)的空間分布問題本屬于社會(huì)學(xué)范疇,其發(fā)展也有較長(zhǎng)的歷史,隨著人口地理學(xué)和GIS、RS等地理信息科學(xué)的發(fā)展,社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的空間化問題得到了眾多地理學(xué)者的廣泛關(guān)注和進(jìn)一步的發(fā)展。

1.社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)空間分布的分析

目前國(guó)內(nèi)主要研究空間化的社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)包括人口統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)(人口密度)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)(人均GDP)等。此類研究早期一般由研究者們?cè)谏鐣?huì)學(xué)、地理學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、生態(tài)學(xué)等相關(guān)學(xué)科的基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)研和分析,總結(jié)出此類社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的基本情況和變化規(guī)律,進(jìn)而對(duì)其空間分布進(jìn)行定性的綜合描述,來指導(dǎo)我們的生產(chǎn)實(shí)踐,比如,早在1933年,我國(guó)人口地理學(xué)家胡煥庸先生提出了著名的“愛琿—騰沖線”,對(duì)我國(guó)的人口分布格局進(jìn)行宏觀的描述。可以看出,早期的社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)空間化主要是集中于人口數(shù)據(jù)的空間化,主要研究人口數(shù)據(jù)空間分布的規(guī)律、基本理論和影響因子等幾方面,且主要是以傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)空間—行政區(qū)劃為基礎(chǔ),一般采用定性描述的手段,未能充分揭示人口空間分布的內(nèi)在機(jī)理。

2.社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)空間化

隨著研究的逐步深入和地理信息技術(shù)的飛速發(fā)展,社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)空間化已迅速成為GIS和社會(huì)交叉學(xué)科領(lǐng)域的焦點(diǎn)問題。近些年,很多學(xué)者利用衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)結(jié)合GIS技術(shù)反演出大尺度、高分辨率的地面參數(shù),RS和GIS技術(shù)也越來越多的應(yīng)用于社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的空間化研究中。本文根據(jù)研究?jī)?nèi)容、方法和研究深度的不同,將社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)空間化研究歸納為以下幾方面:

(1)社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)與地理因子相關(guān)性的定量研究影響社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)空間分布的因素很多,如自然環(huán)境狀況、社會(huì)經(jīng)濟(jì)生活、歷史傳統(tǒng)、文化沉淀等等。諸多研究者從不同角度對(duì)各種地理因子與社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)空間分布的相關(guān)性進(jìn)行研究,并取得了很好的研究成果。例如廖順寶[5]等人以土地利用、海拔高度、主要道路和河流作為影響青藏高原人口分布的主要環(huán)境因子,并以居民點(diǎn)信息作為人口分布的指示因子,進(jìn)行了人口統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的空間化,說明在青藏高原,居民點(diǎn)對(duì)人口分布有重要影響,而高程和主要河流以及土地利用、主要公路與人口的分布也密切相關(guān);王春菊[6]72等人分析了福建省各市縣平均人口密度與海拔高度、河網(wǎng)密度、土地利用以及與海岸線的距離和居民點(diǎn)密度之間的相關(guān)性,以居民點(diǎn)作為人口分布的重要指示因子,對(duì)福建省人口統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了空間化。此類研究對(duì)于社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)空間化過程中的影響因子分析以及參數(shù)設(shè)置有很大的借鑒意義,但是只能基于幾種特定的因子進(jìn)行分析,研究的區(qū)域性明顯,而不具備普遍性,同時(shí)研究絕大多數(shù)集中于人口空間化的研究,并且對(duì)行政區(qū)劃的依賴性較強(qiáng),難以真正實(shí)現(xiàn)地理空間上的空間化。

(2)集成遙感獲取的土地利用、土地覆被信息和其他信息估計(jì)社會(huì)數(shù)據(jù)主要是以高時(shí)空分辨率的遙感影響為基礎(chǔ),通過提取土地利用等空間信息,建立社會(huì)數(shù)據(jù)與對(duì)應(yīng)的土地利用類型所占面積之間的關(guān)系,從而實(shí)現(xiàn)社會(huì)數(shù)據(jù)的空間化。這種方法成功地應(yīng)用了高精度遙感影像的優(yōu)點(diǎn)。由于遙感影像具有較高的時(shí)間分辨率,并能做到及時(shí)更新,因此對(duì)社會(huì)數(shù)據(jù)的空間化的貢獻(xiàn)極大。國(guó)內(nèi)近幾年出現(xiàn)的許多人口估計(jì)模型都是基于遙感獲取土地利用信息和其他信息建立回歸方程進(jìn)行的。例如廖順寶[7]等人通過對(duì)于四川省的151個(gè)市縣的人口密度與各種土地利用指數(shù)進(jìn)行多元回歸分析,發(fā)現(xiàn)人口密度與土地利用之間具有非常密切的關(guān)系,其中與耕地、居民點(diǎn)—工礦用地之間的關(guān)系最為密切。同時(shí)基于人口密度與土地利用之間的定量關(guān)系對(duì)四川省市縣統(tǒng)計(jì)人口數(shù)據(jù)進(jìn)行了空間化探討和實(shí)驗(yàn),取得了較好的研究結(jié)果;易玲[2]57等利用遙感影像信息獲取了土地利用/覆蓋數(shù)據(jù)建立與統(tǒng)計(jì)型GDP數(shù)據(jù)的多元相關(guān)關(guān)系模型,計(jì)算了各種土地利用類型中的GDP系數(shù),嘗試以土地利用空間格局為GDP空間分布的主要影響因素,提出了統(tǒng)計(jì)型GDP數(shù)據(jù)空間化處理的研究思路和實(shí)現(xiàn)途徑,并生成了西部12省區(qū)1km2格網(wǎng)的GDP空間分布數(shù)據(jù);劉紅輝[8]等利用土地利用空間格局為社會(huì)經(jīng)濟(jì)要素空間化展布的主要因素,以遙感數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)最主要信息源,將統(tǒng)計(jì)型社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)展布到地理空間,對(duì)現(xiàn)有以行政區(qū)劃為單位的統(tǒng)計(jì)型社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)(GDP)進(jìn)行了空間化處理,并實(shí)現(xiàn)了1km格網(wǎng)水平上的GDP空間數(shù)據(jù)集。經(jīng)濟(jì)—人口—土地是當(dāng)今世界普遍關(guān)注的焦點(diǎn)問題,而基于土地進(jìn)行人口、GDP等社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的空間化是土地和社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)復(fù)合研究的最佳方式,同時(shí)也具有重要和簡(jiǎn)明的地學(xué)意義。但在現(xiàn)有技術(shù)條件下,仍然存在很多問題,例如利用遙感影像提取土地利用/覆被信息時(shí),不可避免地存在信息的丟失和損壞,由于影像數(shù)據(jù)自身分辨率限制,使得土地利用數(shù)據(jù)結(jié)果存在一定的誤差,尤其是某些影像無法識(shí)別的特定地區(qū),誤差則更大。同時(shí),不同尺度不同類型的土地利用數(shù)據(jù),信息的丟失情況也不盡相同,因此,獲得高精度估計(jì)結(jié)果的前提是用于高精度、可靠性和時(shí)空一致性好的數(shù)據(jù)和相關(guān)信息,而建立這樣的數(shù)據(jù)集也是目前急需進(jìn)行的工作,同時(shí),空間化的結(jié)果驗(yàn)證有待于進(jìn)一步提高,建議在實(shí)際使用土地利用/覆被數(shù)據(jù)進(jìn)行社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)空間化的過程中,對(duì)信息的丟失和誤差情況作出相應(yīng)的精度檢驗(yàn)分析和研究,而此類研究目前大多屬于定性描述,鮮見有定量分析。

(3)社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)空間化的技術(shù)方法分析社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)空間化研究的目的是模擬社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)在地里空間上的真實(shí)分布情況,為環(huán)境規(guī)劃,資源的永續(xù)利用和行政管理提供決策支持。其方法有很多種,目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用較多的方法可以總結(jié)為面插值方法和統(tǒng)計(jì)模型方法[9],而主要思想則是基于多元數(shù)據(jù)融合的思想[6]71[7,10]。金君[11]等人針對(duì)常用的表示人口分布方法的不足,提出了將人口數(shù)據(jù)分布到規(guī)則網(wǎng)格上的數(shù)字人口模型(DigitalPopulationModel,簡(jiǎn)稱DPM),并詳細(xì)闡述了DPM建立的原理及實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方法,以及目標(biāo)區(qū)域格網(wǎng)劃分的原則和方法,通過對(duì)具體樣區(qū)的實(shí)驗(yàn),得到較為理想的結(jié)果,有較高的準(zhǔn)確性;閆慶武[12]等人基于面積權(quán)重內(nèi)插法與領(lǐng)域平均法原理,提出人口密度空間化的一種方法———網(wǎng)格單元面積權(quán)重內(nèi)插法,并以江蘇省豐縣委研究區(qū)域進(jìn)行例證,結(jié)果表明該方法有效的緩和了傳統(tǒng)方法直接生成的人口密度圖中的突變線,制作的人口密度GRID專題地圖能夠很好的反應(yīng)人口密度的平均性,生成的人口密度三維可視化地圖符合人口密度的空間分布特點(diǎn);呂安民[13]等從GIS的角度研究如何解決人口內(nèi)插的問題,認(rèn)為面積內(nèi)插和GIS中的疊加分析是一致的,在傳統(tǒng)的面積內(nèi)插方法的基礎(chǔ)上提出了基于人口真實(shí)分布的面積內(nèi)插方法,并推導(dǎo)出了共識(shí),同時(shí)提出了人口密度的遞歸算法,即把居住區(qū)分為人口稀疏地區(qū)和人口稠密地區(qū),估計(jì)出人口稀疏地區(qū)的人口密度就可以求出人口密集地區(qū)的人口密度,再把人口密集區(qū)分為新的人口稀疏區(qū)和密集區(qū),由此反復(fù)直至求出接近于人口真實(shí)分布的人口模型。在GIS、RS、GPS等技術(shù)和多元數(shù)據(jù)的有效支持下,多級(jí)區(qū)劃、分區(qū)建模、空間分析、多元數(shù)據(jù)融合等研究方法和手段越來越多的應(yīng)用于多級(jí)社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的空間化模擬研究,但是方法和技術(shù)發(fā)展的同時(shí)也存在很多的問題,社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)空間化的研究是要打破行政區(qū)劃單元,使得社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)最大限度的接近真實(shí)自然分布的情況,而格網(wǎng)單元具有其規(guī)則面積,并且在不同尺度的研究格網(wǎng)的面積也應(yīng)該有不同的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),同時(shí),格網(wǎng)大小是否符合整個(gè)研究區(qū)的實(shí)際情況,更需要進(jìn)一步的探討;另外社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的分布也有其規(guī)律可循,是否能夠?qū)⑵湟?guī)律與新的技術(shù)手段進(jìn)行結(jié)合,開發(fā)出更好的模型,也是我們需要探討的問題;在社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)影響權(quán)重的估算過程中,存在數(shù)據(jù)和方法的限制,使得研究的客觀性問題始終存在,同時(shí),社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分布的很多影響因素之間又存在著密切的相關(guān)和影響,在多因素融合計(jì)算綜合權(quán)值的過程中,如何消除信息的冗余也有待于進(jìn)一步深入研究。

三、研究展望

基于GIS、RS和GPS等技術(shù)進(jìn)行社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)空間化的研究已經(jīng)取得了很多成就,但是應(yīng)用于實(shí)際的社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)空間化還需要從以下幾個(gè)方面開展更為深入的研究:

(1)提高小尺度社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)空間化的精度相關(guān)研究大多認(rèn)為,小范圍的社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)空間化的研究不如大尺度的研究精確[9],其原因是復(fù)雜的,但主要是因?yàn)榇蟪叨鹊目臻g化中的估計(jì)過高和過低的數(shù)值存在相抵,使得總體精度較高,而小尺度的格網(wǎng)確定較為困難,同時(shí)由于尺度小,影響因素也較為細(xì)化,這就給提高空間化的精度帶來困難,因此建議今后應(yīng)該在提高小尺度的社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)空間化精度上開展深入的研究。

(2)充分利用更新更精的遙感數(shù)據(jù)源當(dāng)前,隨著高分辨率遙感影像例如QUICKBIRD、IKONOS等的快速發(fā)展,人類應(yīng)用此類空間信息的對(duì)地觀測(cè)的能力有了很大的提高,這也為社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)空間化的研究提供了廣闊的前景,因此,今后應(yīng)加強(qiáng)更新更精的遙感數(shù)據(jù)源在社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)空間化方面的應(yīng)用研究。

(3)加強(qiáng)對(duì)遙感影像提取精度的分析和驗(yàn)證雖然遙感數(shù)據(jù)在社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中的作用和影響日益顯著,但遙感信息的發(fā)展仍處于新興階段,不容忽視的是由于對(duì)遙感影像的解譯和判讀的誤差,通過遙感影像提取相關(guān)信息時(shí),難以避免的存在信息的丟失和損壞。因此,在相關(guān)研究過程中對(duì)遙感影像的提取和分析過程中的精度分析至關(guān)重要,這直接關(guān)系到研究結(jié)果的可靠性。加強(qiáng)這方面的工作也是將來研究中亟待解決的問題。

(4)加強(qiáng)規(guī)則格網(wǎng)內(nèi)社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)空間化的精度驗(yàn)證目前的研究存在社會(huì)統(tǒng)計(jì)資料不足,無法對(duì)設(shè)計(jì)的規(guī)則格網(wǎng)內(nèi)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)精度進(jìn)行合理的驗(yàn)證。對(duì)于空間化后的社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),如何尋找與其對(duì)應(yīng)的驗(yàn)證數(shù)據(jù)集和模型,也是目前存在的問題,今后的工作應(yīng)加強(qiáng)格網(wǎng)內(nèi)空間化的社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的實(shí)地調(diào)查和采集工作,使其與遙感、GIS等技術(shù)充分結(jié)合,為空間化后的規(guī)則格網(wǎng)社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)提供充分的驗(yàn)證數(shù)據(jù)集。

(5)注重對(duì)空間化結(jié)果的驗(yàn)證社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的空間化是一種間接獲得統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)空間化分布結(jié)果的過程,因此由于方法和技術(shù)手段的不同,空間化的結(jié)果也不盡相同,而該結(jié)果與實(shí)際情況是否相符,以及相符的程度都是衡量空間化精度的重要指標(biāo),建議結(jié)合幾個(gè)采樣點(diǎn)的實(shí)地調(diào)查結(jié)果進(jìn)行分析和校正,提高結(jié)果的準(zhǔn)確性,同時(shí)為改進(jìn)空間化方法提供依據(jù)。

(6)完善社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)綜合數(shù)據(jù)庫(kù)和構(gòu)建綜合的理論體系目前國(guó)內(nèi)的相關(guān)研究已經(jīng)形成初步的研究成果,中科院知識(shí)創(chuàng)新工程重大項(xiàng)目《西部生態(tài)環(huán)境演變規(guī)律與水土資源可持續(xù)利用》的成果之一就是建立了我國(guó)西部1km格網(wǎng)GDP數(shù)據(jù)庫(kù),為自然、人文科學(xué)的研究和政府決策提供了科學(xué)數(shù)據(jù)[2]。但建立和完善社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)綜合數(shù)據(jù)庫(kù)的工作還在進(jìn)行當(dāng)中,而相關(guān)的理論、方法、技術(shù)手段等還需要進(jìn)一步的綜合,以構(gòu)建相關(guān)的理論體系,為下一步的研究工作提供更好的指導(dǎo)。