面向载体精细提取的国外人口空间集成方法和系统与流程

技术特征：
1.面向载体精细提取的国外人口空间集成方法，其特征在于，包括：s1，获取并处理国外多级行政区划人口统计数据、多源地理空间数据，构建标准化数据结构框架；s2，将国外人口统计数据与行政区划界线矢量数据进行空间匹配；s3，基于全球30米地表覆盖数据并融合dem数据和osm数据，精细化提取国外人口分布载体；s4，基于行政区划和人口分布载体进行空间要素与人口要素空间集成辅助因子提取；s5，基于分区策略的多因子逐步融合建模方法，开展人口空间集成与精度验证。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述构建标准化数据结构框架的方法具体包括：s11：通过网站下载对应国家或地区的最新年份、不同格式的人口统计数据；s12：基于表结构，设计标准化人口数据结构框架；s13：根据标准化表结构，录入对应多级政区人口统计信息；s14：依据国家公开的地名标准以及现有地名库，对不同国家语言转译为中文；s15：对人口数据进行核验，填补缺失人口数据，保证同一级别行政区人口统计数据初始值完整，形成标准化数据表。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述填补缺失人口数据的方法具体包括：s151：采用公开渠道上对应的人口数据进行补充；s152：若通过公开渠道获取不到对应人口数据，分析人口缺失数据特征，对于相关系数大于0.5的人口缺失数据，通过r软件对人口缺失数据变量和已有变量建立回归模型，用缺失变量的预测值插补人口缺失值；s153：采用基于重复模拟的多重插补法插补步骤s152中不能插补的人口缺失值。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将国外人口统计数据与行政区划界线矢量数据进行空间匹配的方法具体包括：s21：比对国外人口统计数据与行政区划界线矢量数据中的行政区划代码和行政区划名称，提取其数据中不一致的行政区划名称，对于不一致的行政区划名称，通过查询其国家行政区划变更相关资料，下载对应国家或地区的各级行政区划界线数据，确定行政区划矢量数据与人口统计数据的对应关系，进而修正行政区划矢量数据；s22：修正后，通过公共字段“行政区划名称”，利用关联方法将人口统计信息字段追加到行政区划矢量数据图层，完成行政区划界线矢量数据与人口统计数据的空间匹配关联。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述精细化提取国外人口分布载体的主要环节具体包括：s31：人工地表图斑提取、拼接与融合：下载全球30米地表覆盖数据，建立30米地表覆盖国家分幅数据接图表，并按行列号编码，建立国家与30米地表覆盖国家分幅数据的对应关系，根据“08”代码值，提取全球30米地表覆盖数据中人工地表要素，并转为矢量格式，得到人工地表矢量数据，基于图幅存储的数据拼接方式，按照特定一个国家或多个国家边界裁剪，得到特定一个国家或多个国家的人工地表数据，下载土地利用数据，并根据“flcass”属性字段值，提取居住地图斑数据，将人工地表数据与居住地图斑数据进行融合，并对人工地表数据与居住地图斑数据的来源进行分别标识；
s32：水域掩膜提取：结合osm数据中现势性一致的水域要素，按位置查找，去除完全位于水域内人工地表；s33：异常图斑识别：通过位置选择方法筛选与国界相交的人工地表图斑，结合目视判别方式，不断调整面积阈值，直至边界处所有细碎图斑均被提取，然后按照属性选择和擦除方法筛选并去除面积小的异常图斑；s34：去除非居住用地：结合osm数据中土地利用类型，并结合遥感影像数据，筛选并擦除不适合居住的土地利用类型；s35：高海拔无人区识别与去除：下载全球dem高程数据，结合dem高程数据，提取人工地表图斑的高程值，去除海拔高程大于一定阈值的人工地表；s36：狭长人工地表识别与去除：通过人机交互方式，综合考虑人工地表的大小、分布、形态特征，确定人工地表边界密度的拐点，以此设置阈值，并结合纵、横坐标的最大值、最小值、宽度值以及三角网质心核密度分布，去除狭长人工地表。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述集成辅助因子提取的提取方法具体包括：s41：获取每个人口分布载体的面积，下载校正后的npp夜间灯光遥感数据，利用栅格分区统计方法，得到每个人口分布载体单元的灯光亮度值，按照所属行政区，得到每个行政区人口分布载体的总面积、夜间灯光总亮度；s42：下载路网数据，计算对应行政区面积和该行政区范围内道路长度，通过长度与面积比值计算该行政区路网密度，以人口分布载体单元为中心，以距离道路的平均距离为半径构建空间缓冲区，统计该缓冲区范围内道路的长度和缓冲区的面积，计算缓冲区路网密度，将该路网密度值赋给位于该缓冲区中心位置的人口分布载体单元；s43：下载全球30米分辨率dem数据，利用表面分析工具计算与人口统计数据同尺度的行政区和每个人口分布载体的地形因子；s44：下载poi数据，计算与人口统计数据同尺度的行政区面积和该行政区范围内poi数量，通过poi数量与面积比值计算该行政区poi密度，以人口分布载体单元为中心，以人口分布载体单元面积为权重，构建加权voronoi图，统计每个voronoi图内poi数量与该voronoi图面积，通过数量与面积比计算每个voronoi图内poi密度，将poi密度值赋给位于该voronoi图中心位置的人口分布载体单元。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述人口空间集成与精度验证的开展方法具体包括：s51：按照精细提取后的人工地表的面积比例，计算每个精细提取后的人工地表初始人口数，并记为pai，即单一人工地表初始人口数；s52：以初始分配对应的行政区为统计单元，行政区人口统计值应与该行政区各人工地表初始人口数的累加值相等，如果两者不相等，通过两者比值的近似值作为修正系数，对该修正系数迭代纠正，直至行政区人口统计值与该行政区内所有人工地表初始人口数的累加值完全相等时，获取该修正系数，将该修正系数与每个人工地表初始人口数相乘，即可获取每个人工地表人口估算值；s53：行政区单元含有若干子行政区单元，基于子行政区单元，计算人口空间集成相对误差，即子行政区内人工地表人口估算值和该子行政区人口统计值的差值与该子行政区人
口统计值的比值的绝对值的平均值，公式如下：其中，mae为人口空间集成相对误差；为第i个子行政区的人口统计值；为第i个子行政区的人口估算值；为子行政区数；s54：构建人口空间集成相对误差数据集，利用盒须图结合修正的z得分法，识别并提取所述人口空间集成相对误差数据集中高误差的人工地表图斑；具体地，首先，将所述人口空间集成相对误差值进行升序排列，将人口空间集成相对误差数据集分成四等分，并分别计算第一、第二和第三四分位数；然后，计算人口空间集成相对误差的中位数，以及每个数值与中位数的绝对偏差值，再计算该绝对偏差值的中位数；最后计算出修正的z得分值，修正的z得分计算公式为：将修正的z得分值作为阈值，提取大于该阈值或大于第三四分位数的人口空间集成相对误差较高的单一人工地表，进一步在步骤s51中单一人工地表基础上融合osm数据中提取的居住地图斑，融合后即为人口分布载体，按照人口分布载体的面积比例，计算每个人口分布载体的初始人口数，并记为paai，继续执行s52、s53；s55：基于子行政区单元，比较基于单一人工地表、人工地表与居住地图斑融合的人口分布载体这两种方法下的人口空间集成相对误差，并计算作为阈值的修正的z得分值，选择低于该阈值或小于第三四分位数的对应方法建模生成的图斑尺度人口空间集成结果，并记为，标识并提取高于该阈值或大于第三四分位数的行政区内所有人口分布载体图斑；s56：引入灯光亮度，基于人口分布载体面积、灯光亮度计算每个人口分布载体人口数，并记为pli，执行s52、s53；s57：基于子行政区单元，比较基于单一人工地表、人工地表与居住地图斑融合的人口分布载体、引入灯光亮度这三种方法下的人口空间集成相对误差，计算作为阈值的修正的z得分，选择小于该阈值或小于第三四分位数的对应方法建模生成的图斑尺度人口空间集成
结果，并记为，标识并提取高于该阈值或大于第三四分位数的行政区内所有人口分布载体图斑；s58：引入路网密度、地形因子，分别基于人口分布载体面积、灯光亮度、路网密度以及地形因子，计算每个人口分布载体人口数，并分别记为pri、pei、ppi，执行s52、s53；s59：基于子行政区单元，比较不同方法下的人口空间集成相对误差，直至所有子行政区内人口空间集成的拟合指数大于0.5，选择对应方法建模生成的图斑尺度人口空间集成结果作为最终结果；拟合指数用于表示人口空间集成的估算值与统计值之间的一致性，计算公式为：其中，为第i个子行政区人口数据实际统计值；为第i个子级行政区人口数据估算值；人口数平均值；为估算的子行政区单元数。8.面向载体精细提取的国外人口空间集成系统，其特征在于，包括：数据预处理模块，获取并处理国外多级行政区划人口统计数据、多源地理空间数据，构建标准化数据结构框架；数据匹配模块，将国外人口统计数据与行政区划界线矢量数据进行空间匹配；载体单元提取模块，基于全球30米地表覆盖数据并融合dem数据和osm数据，精细化提取国外人口分布载体；辅助因子提取模块，基于行政区划和人口分布载体进行空间要素与人口要素空间集成辅助因子提取；人口空间集成模块，基于分区策略的多因子逐步融合建模方法，开展人口空间集成与精度验证。

技术总结
本申请公开了面向载体精细提取的国外人口空间集成方法和系统，涉及人口空间化领域，该方法包括：S1，获取并处理国外多级行政区划人口统计数据、多源地理空间数据，构建标准化数据结构框架；S2，将国外人口统计数据与行政区划界线矢量数据进行空间匹配；S3，基于全球30米地表覆盖数据并融合其他多源数据，精细化提取国外人口分布载体；S4，基于行政区划和人口分布载体进行空间要素与人口要素空间集成辅助因子提取；S5，基于分区策略的多因子逐步融合建模方法，开展人口空间集成与精度验证。本发明提供的方案解决了国外人口分布载体不明、国外人口统计数据尺度过粗、国外精细尺度人口获取难度大的问题。人口获取难度大的问题。人口获取难度大的问题。


技术研发人员：张玉 董春 康风光 亢晓琛 赵荣 栗斌
受保护的技术使用者：中国测绘科学研究院
技术研发日：2022.11.28
技术公布日：2022/12/30