基于ARCGIS的人口數(shù)據(jù)庫建立

邵林杉

（貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局 測繪院，貴州 貴陽550018）

0 前言

人口信息是國家的基礎(chǔ)信息之一，而我國是一個(gè)人口眾多的國家，目前人口統(tǒng)計(jì)局的工作重點(diǎn)和難點(diǎn)已經(jīng)逐步聚焦在如何有效管理和利用日益增多的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)上。傳統(tǒng)的人口管理信息已無法滿足信息時(shí)代經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的需要，開發(fā)GIS人口資源數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)勢(shì)在必行[1]。GIS先進(jìn)的空間數(shù)據(jù)庫管理和強(qiáng)大的空間數(shù)據(jù)分析功能，可以輕松地實(shí)現(xiàn)多元異構(gòu)數(shù)據(jù)的有機(jī)融合，快速完成大量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的空間分析，并以地圖語言的形式表達(dá)最終的分析與計(jì)算結(jié)果[2]。

1 利用GIS建立人口數(shù)據(jù)庫的優(yōu)勢(shì)

將GIS應(yīng)用于人口信息數(shù)據(jù)庫的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：①GIS為人口信息提供了數(shù)據(jù)采集和管理的平臺(tái)。GIS可以實(shí)現(xiàn)空間圖形信息與屬性信息的一體化管理，建立空間與屬性的有機(jī)聯(lián)系，通過地圖圖元的空間唯一位置將分析模型相關(guān)的所有數(shù)據(jù)有機(jī)串聯(lián)起來。②G1S為人口信息分析模型提供了模型集成平臺(tái)。GIS具有強(qiáng)大空間數(shù)據(jù)管理和查詢分析功能。同時(shí)，這些功能也能方便地與其他人口分析模型進(jìn)行集成，進(jìn)而解決各種實(shí)際應(yīng)用，GIS的開放結(jié)構(gòu)也使得系統(tǒng)擴(kuò)展其他模型非常方便[3]。

2 建立人口數(shù)據(jù)庫的技術(shù)方法

人口空間數(shù)據(jù)庫是連接人口統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和地理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)兩者信息相匹配的復(fù)雜數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。從內(nèi)容上可將其劃分為兩類：空間數(shù)據(jù)庫和屬性數(shù)據(jù)庫。空間數(shù)據(jù)庫是由具有基礎(chǔ)性和空間分布特征的矢量和柵格數(shù)據(jù)組成的圖形數(shù)據(jù)庫（內(nèi)容包括行政區(qū)劃、土地利用、水系、道路等）；屬性數(shù)據(jù)庫主要由來源和數(shù)據(jù)質(zhì)量相對(duì)可靠的社會(huì)統(tǒng)計(jì)信息構(gòu)成[4]。

2.1 數(shù)據(jù)采集階段進(jìn)行數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)的收集、選取和分類

在這期間要確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、完整性和時(shí)效性。可以進(jìn)行抽樣對(duì)地區(qū)的人口數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，可以將縣總?cè)丝跀?shù)與縣域范圍內(nèi)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)總?cè)丝跀?shù)進(jìn)行比較、將省總?cè)丝谂c省域范圍內(nèi)的縣人口總數(shù)比較、全國人口與各省總?cè)丝跀?shù)進(jìn)行比較等[5]。

2.2 數(shù)據(jù)的預(yù)處理階段

包括矢量化地圖，柵格地形圖處理，遙感影像處理例如進(jìn)行遙感影像解譯提取出居民地、水系、交通、地形要素，生成點(diǎn)居民地層、面居民地層、面狀河流湖泊層、公路層、鐵路層、鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民點(diǎn)層；人口普查屬性數(shù)據(jù)表建立例如對(duì)地區(qū)的人口密度進(jìn)行地理編碼，就是指定人口數(shù)據(jù)與它的地理位置關(guān)聯(lián)起來，實(shí)現(xiàn)人口密度數(shù)據(jù)與實(shí)際空間位置的統(tǒng)一[6]。

2.3 人口統(tǒng)計(jì)模型的設(shè)計(jì)與建立

一般包括三個(gè)部分：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)訪問。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，即將數(shù)據(jù)以某種格式記錄在計(jì)算內(nèi)部或外部介質(zhì)上。其存儲(chǔ)方式與數(shù)據(jù)文件的組織密度相關(guān)，關(guān)鍵在于建立記錄的邏輯順序，即確定存儲(chǔ)的地址，以便提高存取的速度；另外要確定在數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中存儲(chǔ)和檢索數(shù)據(jù)的基本結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)管理，需要管理的數(shù)據(jù)包括空間幾何體數(shù)據(jù)、非空間屬性數(shù)據(jù)。可采用文件管理與關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理相結(jié)合的數(shù)據(jù)管理方案，同時(shí)使用文件和關(guān)系數(shù)據(jù)庫來管理GIS數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)的訪問一般根據(jù)用戶的要求進(jìn)行選擇查看并應(yīng)用。

2.4 數(shù)據(jù)入庫

基于后臺(tái)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)Oracle和數(shù)據(jù)庫引擎ArcSDE，運(yùn)用GIS特有的空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)管理能力，將相關(guān)的窄間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配、疊加等一系列處理，生成地區(qū)人口空間、屬性一體化數(shù)據(jù)庫。

圖1 空間數(shù)據(jù)庫要素組織圖

在服務(wù)器端ArcSDE連接到Oracle以后，根據(jù)人口統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)模型，創(chuàng)建各種要素集和要素類，以及關(guān)聯(lián)關(guān)系和拓?fù)潢P(guān)系規(guī)則，就可以利用ArcGISDesktop中的功能模塊ArcCatalog提供的向?qū)В鶕?jù)人口統(tǒng)計(jì)模型結(jié)構(gòu)，創(chuàng)建要素集、要素、屬性表、關(guān)聯(lián)類等；再分別導(dǎo)人空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)人口數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)入庫和數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理，并且提供各種常用的城市人口空間信息查詢、分析、專題地圖和圖表制作的功能。

3 以重慶市為例建立人口數(shù)據(jù)庫

3.1 數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備

所需數(shù)據(jù)基本分為兩類：空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)。空間數(shù)據(jù)主要包括重慶市1:10000的行政區(qū)劃圖、城市道路圖、地形圖、河流等矢量圖；還包括帶有明顯空間位置的地理信息遙感影像數(shù)據(jù)資料圖。屬性數(shù)據(jù)包括人口專題屬性數(shù)據(jù)(主要包括統(tǒng)計(jì)年鑒、各街道辦事處的人口調(diào)研數(shù)據(jù)等描述性的屬性信息)。

3.2 數(shù)據(jù)的預(yù)處理

重慶市人口GIS空間數(shù)據(jù)主要由地理底圖數(shù)據(jù)、點(diǎn)文件、線文件、面文件組成，其中地理底圖數(shù)據(jù)包含一些最基本的信息，如道路、建筑物等；各城市位置的空間數(shù)據(jù)形成點(diǎn)文件；省界、市界等的空間數(shù)據(jù)形成線文件；省、市、流域等的空間數(shù)據(jù)形成面文件，將這些文件進(jìn)行合理的保存和安排（如圖1）。然后將空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)相連，比如行政區(qū)的面文件和其人口數(shù)據(jù)相連例如，用ID公共字段連接空間信息和屬性信息。且在空間信息關(guān)聯(lián)的過程中，有時(shí)要關(guān)聯(lián)的擴(kuò)展屬性表不止一個(gè)，所以必須充分考慮空間要素與擴(kuò)展屬性信息的相關(guān)性，盡量避免產(chǎn)生數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的冗余性。比如重慶市的行政區(qū)劃名稱、代碼、編號(hào)、面積等具有持久性的信息存放在一個(gè)文件中。另外，人口數(shù)量、受教育程度、性別比例、農(nóng)業(yè)或者非農(nóng)業(yè)人口、民族、信仰等具有變動(dòng)特征的信息存放在另一個(gè)文件中，并通過關(guān)鍵字段相連（如圖2）。

4 核心技術(shù)以及存在問題

4.1 數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)

如果將與人口有關(guān)的屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中，則數(shù)據(jù)量龐大，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、修改、讀取困難，也影響計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度，所以要考慮的問題首先是需要考慮哪些與人口相關(guān)的因素入庫。人口空間分布受多種因素的影響，其中比較主要的幾個(gè)因素是氣候、地貌、交通、水系、土地利用、城市規(guī)模等。重慶市人口數(shù)據(jù)的空間分布研究，最重要的是要研究城市與鄉(xiāng)村人口分布的地理規(guī)律特征和區(qū)域特點(diǎn)，針對(duì)不同地區(qū)，對(duì)影響人口分布的各因素分別進(jìn)行分析，確定影響人口分布的主導(dǎo)因子。

圖2 重慶市人口數(shù)據(jù)庫建立流程圖

4.2 數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

面對(duì)龐大的數(shù)據(jù)量如何選擇有效的方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，方便數(shù)據(jù)的修改和讀取也是難題之一。需要建立一個(gè)空間索引，建立一個(gè)檢索模型，通過城市區(qū)域坐標(biāo)建立R樹索引——快速檢索幾何數(shù)據(jù)管理表。當(dāng)數(shù)據(jù)庫的客戶端調(diào)用的時(shí)候通過檢索行政區(qū)劃的省—市—區(qū)（縣）——鄉(xiāng)得到需要的數(shù)據(jù)。

5 結(jié)語

Geodatabase作為面向?qū)ο蟮腉IS數(shù)據(jù)模型，將空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)有效地融合起來，對(duì)于處理復(fù)雜的地理空間對(duì)象有極大的優(yōu)越性。在此基礎(chǔ)上建立的人口統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)模型。以地理空間數(shù)據(jù)和人口屬性數(shù)據(jù)為主要研究內(nèi)容，探討如何更好地將空間地理信息和人口普查信息有效地集成起來，建立面向?qū)ο蟮娜丝诳臻g數(shù)據(jù)庫，便于人口信息的各種空間檢索和分析處理，對(duì)人口信息資源進(jìn)行充分開發(fā)與應(yīng)用，對(duì)于加強(qiáng)人口信息管理、科學(xué)決策可起到積極作用。存在的不足是可能由于數(shù)據(jù)量巨大而是操作速度變慢，在以后的學(xué)習(xí)中還將進(jìn)行深入研究。

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