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Introduzione: Perché la geografia umana ha bisogno di GIS
La geografia umana esamina l'organizzazione spaziale dell'attività umana, dai modelli di migrazione e dai cluster economici alla composizione del quartiere e ai paesaggi culturali. Al suo centro, la disciplina chiede: Chi vive dove, perché, e con quali conseguenze? Rispondendo a queste domande richiede la gestione di vasti set di dati che coprono statistiche di precisione, registri dei pacchi, inventari delle infrastrutture e strati ambientali.
Più della metà della popolazione globale vive ora nelle città e questa proporzione continua a crescere. Capire come le persone sono distribuite in tutte le regioni, come lo stock di alloggi incontra la domanda, e dove le lacune di infrastruttura esistono sono fondamentali per lo sviluppo sostenibile. GIS consente agli analisti di strati dati demografici sulle caratteristiche dell'abitazione, le reti di trasporto e i vincoli ambientali per identificare i modelli che guidano le decisioni politiche.
Comprendere la densità della popolazione
La densità di popolazione è una metrica fondamentale nella geografia umana, misura il numero di persone che vivono in una zona definita, generalmente espressa come persone per chilometro quadrato o miglio quadrato. Tuttavia, la densità non è un singolo numero; è una lente attraverso la quale vengono messe a fuoco diverse relazioni spaziali.
Densità aritmetica
La densità aritmetica è il calcolo più semplice: la popolazione totale divisa per superficie totale. Se è semplice, può essere fuorviante in regioni con grandi aree disabitate, come deserti o catene montuose. Ad esempio, la densità aritmetica degli Stati Uniti è relativamente bassa, ma che oscura l'alta concentrazione di persone lungo le coste e nelle principali aree metropolitane.
Densità fisiologica
La densità fisiologica divide la popolazione per quantità di terreni coltivabili, che fornisce un quadro più accurato della pressione delle risorse, in particolare nelle società agricole. Un paese con elevata densità fisiologica affronta una maggiore varietà di capacità di produzione alimentare. I dati GIS sul tipo di suolo, sulla copertura del suolo e sulla resa delle colture possono affinare questo calcolo, consentendo ai pianificatori di mappare i rischi di sicurezza alimentare a livello subnazionale.
Densità dell'alloggio
La densità abitativa misura il numero di unità abitative per area unitaria. Questo è diverso dalla densità della popolazione perché rappresenta la dimensione della famiglia e i modelli di occupazione. Un quartiere con molte grandi case monofamiliari può avere una bassa densità abitativa, ma una densità di popolazione moderata se ogni abitazione contiene più generazioni.
GIS Metodi per la visualizzazione e l'analisi della densità della popolazione
Le moderne piattaforme GIS offrono diverse tecniche per trasformare i dati del censimento grezzo in superfici di densità significative e modelli spaziali.
Mapping Choropleth
La mappa del choropleth rimane il metodo più comune per la visualizzazione della densità della popolazione. Le unità di elaborazione come i tratti del censimento, i codici della cerniera o le contee sono ombreggiate secondo i valori della densità. Mentre le mappe intuitive del choropleth hanno limiti ben noti: il problema delle unità areali modificabili significa che i confini sono arbitrari e possono influenzare il modello visivo.
Valutazione della densità del kernel
La stima della densità del Kernel crea una superficie liscia e continua dell'intensità della popolazione, ponendo una funzione del kernel su ogni punto e sommando i contributi. Questa tecnica è particolarmente utile per identificare i punti caldi della concentrazione della popolazione senza essere ostacolati dai confini amministrativi. Ad esempio, una mappa della densità del kernel delle aree di rifugio senza fissa dimora può rivelare cluster di vulnerabilità che non possono allinearsi con tratti del censimento.
Dati della popolazione Gridded
I dataset globali come WorldPop e la popolazione Gridded del mondo forniscono una stima della popolazione a una risoluzione di 1 chilometro o più fine. Questi dataset utilizzano la modellazione statistica per disaggregare i conteggi del censimento nelle celle della griglia, incorporando immagini satellitari, mappe di insediamento e luci di notte.
Visualizzazione 3D
I progressi in 3D GIS consentono agli analisti di visualizzare insieme la densità della popolazione e il volume dell'alloggio. Utilizzando dati di impronta edilizio e informazioni sull'altezza, è possibile stimare la capacità della popolazione di un blocco moltiplicando l'area del pavimento per ipotesi di occupazione. Questo approccio volumetrico è particolarmente utile in ambienti urbani densi dove la densità della popolazione varia verticalmente.
Analisi dei modelli di alloggiamento con GIS
I dati relativi all'abitazione si estende oltre i semplici conteggi delle unità. L'analisi completa richiede l'integrazione dei record dei pacchi, l'età dell'edificio, lo stato di inattività, i tassi di vacanza, i valori di proprietà e le condizioni fisiche.
Densità e uso della terra
Per esempio, una zona designata per le case monofamiliari a bassa densità può mostrare alta densità di unità abitativa a causa di conversioni illegali o unità abitative accessorie. GIS può contrassegnare questi errori e informare le riforme di densità di zonizzazione. Allo stesso modo, sovrapporre la densità di alloggi con l'accesso di transito identifica le aree di transit
Vacancy e Abbandonamento
L'analisi GIS dei dati di vacancy rivela cluster spaziali che spesso si riferiscono a ridistribuzioni storiche, disinvestimento o declino della popolazione. Utilizzando una combinazione di dati di parcelle, record di di scollegamento dell'utilità e rapporti di ispezione della costruzione, gli analisti possono creare un indice di rischio di vacanza che prevede dove l'abbandono è probabile
Affordability and Proximity to Opportunity
L'analisi degli alloggi a prezzi accessibili è intrinsecamente spaziale. GIS permette ai ricercatori di mappare gli affitti mediani e i valori domestici, oltre all'accesso a posti di lavoro, scuole, assistenza sanitaria e parchi.
Età e condizione di alloggio
L'età del magazzino è un indicatore importante delle esigenze di manutenzione, dell'efficienza energetica e del rischio di vernice di piombo. GIS può mappare l'età della costruzione per pacco e correlare con i rischi ambientali come le zone di inondazione o le isole di calore urbano. Nelle città industriali più vecchie, l'alloggiamento costruito prima del 1978 contiene spesso vernice a base di piombo, e l'analisi GIS aiuta i dipartimenti sanitari a controllare e a ridurre le risorse ai blocchi più alti.
Applicazioni di GIS nella Geografia Umana
La combinazione di densità di popolazione e di analisi degli alloggi supporta un'ampia gamma di campi di geografia umana applicata.
Pianificazione urbana e Zoning
Progettare tendenze della densità della popolazione e la domanda delle unità abitative, i pianificatori possono identificare quali quartieri avranno bisogno di infrastrutture aggiornate, scuole espanse o parchi aggiuntivi. Le mappe di Zoning sono revisionate in base a queste proiezioni e basati su GIS strumenti di modellazione dello scenario]]] consentono agli stakeholder di confrontare i risultati delle scelte politiche diverse.
Trasporti e mobilità
I pianificatori di trasporto utilizzano la densità della popolazione e i dati di alloggiamento per prevedere i tassi di generazione del viaggio. Le aree residenziali ad alta densità generano più viaggi di transito, traffico pedonale e brevi viaggi di auto, che influenzano la progettazione stradale e la pianificazione del transito.
Preparazioni e risposte del disastro
I gestori di emergenza devono sapere non solo quante persone vivono in una zona di alluvione o in un corridoio di fuoco ma anche le caratteristiche dello stock di alloggi. Le case mobili sono molto più vulnerabili agli alti venti rispetto agli edifici in cemento armato, e GIS può mappare il tipo di alloggio all'interno delle zone di pericolo per privilegiare la pianificazione dell'evacuazione e le risorse di riparo.
Giustizia e uguaglianza di salute ambientale
Le comunità e le comunità di colore a basso reddito spesso affrontano un peso sproporzionato di pericoli ambientali come l'inquinamento atmosferico, l'acqua contaminata e la mancanza di spazio verde. L'analisi del GIS che sovrappone la densità della popolazione e le caratteristiche abitative con i dati di rischio ambientale è stata determinante nel documentare queste disparità.
Sviluppo economico e analisi del mercato
I rivenditori, gli sviluppatori e le agenzie di sviluppo economico utilizzano il GIS per analizzare le aree commerciali e la selezione del sito. La densità di popolazione in 5 minuti di auto, il reddito familiare mediano e l'età dell'alloggio sono tutte variabili che si nutrono di modelli di fattibilità del mercato.
Studi di casi reali
Jakarta, Indonesia: Rischio di Sodsidenza e di Alloggio
Jakarta è una delle città più veloci del mondo a causa dell'estrazione delle acque sotterranee e dell'aumento dei livelli del mare. I ricercatori combinarono reti ad alta risoluzione di densità di popolazione con dati di impronta edilizio e tassi di subsidenza per mappare il numero di unità abitative esposte a inondazione permanente entro il 2050. L'analisi ha dimostrato che più di 1 milione di unità abitative sono a rischio, slocambiando circa 4 milioni di persone.
Contea di Harris, Texas: Recupero di inondazioni e Vulnerabilità di alloggiamento
Dopo l'uragano Harvey nel 2017, il distretto di controllo di inondazione della contea di Harris ha usato il GIS per sovrapporre le profondità di inondazione delle inondazioni con i dati di alloggiamento a livello di parcelle, compreso il valore di proprietà, anno costruito e stato di proprietà. Le mappe risultanti hanno rivelato che i quartieri con alloggi più vecchi e più basso valore hanno sperimentato danni sproporzionatamente più elevati di inondazione e recupero più lento.
Paesi Bassi: Densità nazionale e assegnazione degli alloggi
L'Olanda è il paese più densamente popolato dell'Unione Europea, con quasi 17 milioni di persone che vivono in un territorio più piccolo dello stato della Virginia Occidentale. Il governo olandese utilizza un sistema GIS nazionale che integra proiezioni demografiche, oleodotti edilizi e piani di uso del suolo. Questo sistema assegna unità abitative attraverso i comuni per soddisfare gli obiettivi di crescita nazionali, preservando gli spazi verdi e gestendo i sistemi idrici.
Sfide e limitazioni nell'analisi della popolazione e degli alloggi
Recency e frequenza dei dati
I dati del censimento sono raccolti in genere ogni cinque o dieci anni, lasciando lunghi spazi tra gli aggiornamenti. Nelle regioni in rapida crescita la densità della popolazione può cambiare drasticamente in quel periodo. I dati dell'abitazione da record di parcelle sono spesso più attuali ma possono essere inconsistenti tra le giurisdizioni. Gli analisti del GIS devono documentare attentamente i dati dell'annata e utilizzare l'interpolazione o la stima di piccola area per approssimare le condizioni tra gli anni del censimento.
Il problema dell'unità spaziale mobile
La scala e la forma delle unità di enumerazione possono influenzare in modo significativo i calcoli di densità e le correlazioni statistiche. Un risultato che detiene a livello di contea può scomparire a livello di gruppo di blocco o invertire a livello di singolo pacchetto. I ricercatori dovrebbero segnalare i risultati a più scale e utilizzare l'analisi della sensibilità per garantire che i risultati siano robusti alle scelte di confine.
Privacy e riservatezza
Le mappe della densità di popolazione che rivelano modelli finiti possono compromettere inavvertitamente la privacy individuale. L'U.S. Census Bureau impiega metodi di evitamento della divulgazione, inclusa la privacy differenziale, per proteggere gli intervistati, ma queste tecniche possono introdurre il rumore nelle stime di piccola area. I dati degli alloggi dai record di valutatori sono spesso pubblici, ma combinandoli con dati di salute o reddito solleva preoccupazioni etiche.
Integrazione dei dati Tra le fonti
La densità della popolazione è calcolata da database demografici, mentre i dati dell'alloggio provengono da rotoli di imposta sulla proprietà, permessi di costruzione e record di indagine. Queste fonti utilizzano diversi identificatori, sistemi di coordinate e definizioni di attributo. Gli analisti GIS nel urban pianificazione industria[]]]] spendono una parte significativa del tempo di progetto per la pulizia, la geocodifica e l'allineamento degli schemi.
Le direzioni future all'incrocio tra geografia umana e GIS
Valutazione della popolazione in tempo reale
I dati relativi alla localizzazione del telefono cellulare, alla telematica dei veicoli collegati e ai geotag dei social media consentono una stima quasi reale della presenza della popolazione. Queste fonti di dati completano i tradizionali conteggi del censimento catturando flussi di popolazione diurni, la migrazione stagionale e i cambiamenti di densità generati dagli eventi.
Imparare la macchina per la valutazione delle condizioni di alloggio
Attraverso l'analisi di immagini Google Street View, i ricercatori possono identificare i segni visibili di deterioramento come le fondamenta crepate, le tegole mancanti o la vegetazione sovrastata. Se combinato con i dati del pacchetto e le mappe della densità della popolazione, questi modelli forniscono un modo economico per monitorare la qualità dell'alloggio in intere città tra i sondaggi sul campo.
Modelli di politica di alloggio azionata
La prossima generazione di strumenti GIS incorpora i vincoli di correttezza direttamente nella pianificazione dello scenario. Piuttosto che semplicemente massimizzare la densità o minimizzare i costi, questi modelli ottimizzano per un accesso equo all'opportunità, l'integrazione razziale e la riduzione degli oneri ambientali.
Gemelli digitali per la simulazione urbana
Un gemello digitale è una replica virtuale dinamica di una città fisica che integra modelli di costruzione, sensori infrastrutturali, flussi demografici e dati ambientali. I gemelli digitali urbani utilizzano GIS come loro base spaziale e possono simulare l'impatto di nuovi sviluppi abitativi sulla densità di popolazione, traffico, domanda idrica e microclima.
Conclusioni
L'intersezione della geografia umana e del GIS offre strumenti potenti per comprendere la densità e l'edilizia abitativa della popolazione, due delle variabili più consequenziali che modellano la società moderna. Combinando l'analisi spaziale con i dati demografici e abitativi, i ricercatori possono identificare modelli di crescita, vulnerabilità e opportunità che sono invisibili nei fogli di calcolo o nelle relazioni statiche.