摘 要

人口规模的问题一直是一个城市研究的基本要素之一，准确的城市人口估算对社会，经济，环境保护和生态方面都有着深远的影响，人口规模的分析可应用于对城市的交通设计和交通网络分析，城市资源的合理分配，应急响应与灾害评估，市场调查和商业选址等多个方面，因此对促进城市的经济快速的可持续发展，全面协调和城市的设计规划与管理以及有关城市的相关研究等都具有十分深远的意义，近些年来，随着GIS与遥感技术的发展，各种新型的方法研究城市人口规模的技术也日渐成熟，本篇论文以湖北省武汉市为例，分析利用大数据城市人口估算的研究现状，并详细介绍高分遥感数据，夜间灯光，POI数据，微博签到数据，热力图，手机信令等人口估算方法比较各种方法的差异性，分析各种城市人口估算方法的优缺点和适用性，最后得出结论。

关键词：GIS技术，高分遥感，城市人口估算，POI数据，线性回归

Abstract

Population scale of the problem has been one of the basic elements of an urban studies, accurate urban population estimates for society, economy, environment protection and ecological aspects has a far-reaching influence, the analysis of population size can be applied to analysis of urban traffic and transportation network, city resource rational distribution, emergency response and disaster assessment, market research and business location, and other aspects, thus to promote the city's economic and social comprehensive coordination and sustainable development of urbanstudies and so on all has the very vital significance, in recent years, with the development of GIS and remote sensing technology, various new method research The technology of city population size is becoming more and more mature. And detailed introduction of high-resolution remote sensing data, night lights,POI data, micro-broadcast check-in data, heat map, mobile phone signaling and other population estimation methods to compare the differences of various methods to draw conclusions, analyze the advantages and disadvantages of various urban population estimation methods and applicability.

Keywords :GIS technology, high-resolution remote sensing, urban population estimation,，POI data, linear regression

目录

第一章 绪论 3

1.1 研究目的与意义 3

1.2 国内外研究进展 4

1.2 研究目标和主要研究内容 5

第二章 研究区域概况及数据预处理 7

2.1 实验区域研究概况 7

2.2 数据来源介绍 8

2.3 数据处理方法说明 9

第三章 城市人口估算方法与精度评价 13

3.1 基于夜间灯光遥感和高分遥感数据的统计模型法 13

3.2 基于POI兴趣点与高分遥感数据的权重插值法 16

3.3 基于大数据的城市人口估算方法 19

3.4 提取结果精度及其评价方案 21

3.4.1 实验精度评定及误差分析 21

第四章 结论与展望 23

4.1 研究结论 23

4.2 待进一步解决和研究的问题 23

致谢 23

参考文献 24

第一章 绪论

研究目的与意义

近一段时间来，随着国家经济技术和科学技术的飞速发展，国家人口的数量，资源生态，环境保护这三者之间的问题随着国家人口的增长而变的十分的严肃，从而造成了生态污染严重，自然灾害频发等一连串相关的问题，甚至影响到了可持续发展，传统的人口普查虽然具有一定的权威性，但是这种传统的人口普查也存在着很多的不足之处，首先，人口普查数据需要大量的人力，物力和财力的耗费，且工作量庞大，成本高，是一项持续时间很长的工程，且国家的人口普查一般是十年进行一次，周期性长，时效差，导致十年之间的人口普查数据无法及时获得，并且，人口普查数据始终为一连串抽象的数字，无法更加直观的体现出人口的空间分布，居住环境等相关的空间信息，随着社会金融经济，科学技术的不断发展与完善，城市中的居民对自身要求的生活质量条件越来越高，同时对社会服务等具体方面的要求也在不断的提升，逐渐变多的城市中自身内部的问题和许多的社会服务微观问题也在逐渐的显现出来，因此，精确的城市人口估算统计显得尤为重要，找到更加快速，精准且便捷的城市人口数量与获取方法成为我们解决的问题，近一段时间以来，3S技术突飞猛进的迅速发展，使之进入到了我们的视野之中，已经被应用到我们生活的各个领域，利用3S相关科学技术方法获取的城市人口空间分布具体数据，其相关的研究也在渐渐的从宏观迈向微观，由静态迈向动态，对城市保护，城市的发展也都有着很深远的影响。

精确的城市人口估算也具有很独特的现实意义，精确的城市人口估算可以辅助进行城市合理的规划与部署，从而可以很好的进行用地分布和该城市的产业结构调整，以满足城市经济的可持续发展，此外，还可以辅助商业决策，实时的城市人口估算关系到城市里商业网点的战略布局情况，结合城市人口估算数据选择商业网点地址，3S技术如今已经成为科学研究的重点的问题之一，从而也导致了有许多不同的方法可以进行城市人口估算，例如用POI数据，高分遥感数据，夜间灯光数据，包括最近比较流行的大数据等，但是上述几种方法目前还没有进行详细分析比较，导致如果方法选择的不合理进行城市人口估算会造成很大的影响误差，实际意义不大，本篇论文基于此，以湖北省武汉市为研究区域，首先运用几种不同的方法对该区域进行城市人口估算，其次分析各种方法的优缺点和适用性，为之后选择合理的方法进行城市人口估算提供指导，并对市场调查和商业原址，城市网络化管理与社会的全面可持续发展提供重要的参考。

1.2 国内外研究进展

随着科技的发展，有很多学者进行研究，国外用遥感数据进行帮助进行城市人口估算始于20世纪60年代，但科学家们只是采用相关的模糊性信息来进行城市人口估算，在2011年左右， Novack^[1]利用高分辨率数据，通过空间格局指标对美国的一些城市人口分布进行了相关的分析与预测, Fldew^[2]等人基于此估算人口数量时，提出了建立模型的空间分析的方法，Hilln，Cari^[3]等人利用了高清遥感影像对城市人口规模进行了估计，并进行了相关的精度方面检验，Cariazzo^[4]利用了手机大数据对多城市人口流动进行了研究。

现如今，许多学者利用RS技术和GIS技术二者的技术相结合展开研究进行城市人口估算，杜国明^[5]等在利用 数字高程数据的基础上，也结合辽宁省沈阳市的人口普查数据，通过空间插值的方法预测了辽宁省沈阳市的城市人口分布信息，并总结出辽宁省沈阳市内部的城市人口分布特点, 叶明^[6]以宁波市城区为主要的研究区域，以 空间分析为基础，研究并且仔细的讨论了城市人口空间分布的相关统计和插值模型，王辉^[7]得到了相关城市的人口格网数据并进行了相关精度性的探讨与研究，研究结果发现发现夜间灯光数据的反演精度高于 DMSP高精度影像数据，曹丽琴^[8]利用湖北省各县市城市人口之间的关系，建立了估算模型模拟了人口关系。李中元^[9]加入了道路数据，提高精度。王利^[10]以辽宁省大连市为例，对基于统计年鉴上人口分布数据和夜间灯光数据对城市人口数量进行误差分析，研究发现，利用夜间灯光数据对人口分布和数量模拟是十分准确的。李鹏，洪浩霖^[11]运用了广东省最近20年的DMSP/OLS夜间灯光数据对城市人口的规模进行了准确的估算。