实时人口迁移可视化系统设计与实现开题报告

1．本课题研究的背景、目的及意义

1.1背景

人口是国家的基石，是影响诸多因素的关键之一。各国都围绕了人口进行了一系列研究，使用人口相关数据来研究人口政策、劳动力需求、城市城镇化、医疗教育需求、交通出行分析、社保等一系列民生问题；而且人口对基础设施的建设、资源的利用开发、环境的保护等发展有着重要基础，是经济发展的基石和动力源泉。进入 21 世纪以来，在经济全球化的背景下，全球人口突破 60 亿，各国人口迁移流动变得更加频繁与便利，中国作为世界经济强国人口大国自然也不例外，不但国际人口迁移流动规模越来大，选择的国家也越来越多，而且国内大规模的省际人口迁移流动已经成为常态。对国内的经济、社会、环境资源等产生的重要的影响。

随着国内经济的发展，各省城市城镇化比例不断升高和城市转型的不断加快，我国正处在大规模人口迁移流动的时代；回首我国人口迁移的发展历程，不难发现，在改革开放的这几十年里，国内省际人口迁移人数迅猛增加；在 1982 年第三次人口普查数据显示，流动人口数量为 657 万人,占全国总人口的 0.66%。80年代中期以后,由于国家相关政策的调整,流动人口迅速的增长。1984 年,国家在政策上放松了对农村人口进入城镇的管控,导致了人口流动越来越频繁；1992年邓小平南巡讲话后，人口流动目的地不在局限于附近的县城，而是大量涌入中大型城市,流动人口的发展进入新的高峰期。国家发布的第四次全国人口普查,全国各省流动人口总数达到 2000 多万,占全国总人口的 1.89%。1995 年达到 7000多万,占 5.86%。2000 年超过 1 亿。进入 21 世纪,流动人口继续保持快速增长的势头,2005 年为 1.47 亿人。2010 年第六次全国人口普查数据表明,流动人口达到了 2.21 亿。国家统计局 2014 年公布数据显示,全国流动人口总量达 2.53 亿,占总人口的 18.5%,相当于不到 6 个中国人中就有 1 人在流动,规模庞大的流动人口为国家发展做出了重大的贡献。

但是,目前缺乏对人口迁移流动的产生原因以及影响因素的深层次分析,缺乏对大规模人口迁移流动对各区域经济社会影响的分析,不利于引导人口合理流动,不利于合理配置公共资源,不利于保障流动人口合法权益；而且,人口的自由流动使得区域人口已经由封闭人口转变为开放人口,影响区域人口规模变动也由人口自然变动转变为多因素的迁移变动。流动人口是区域人口变动的重要因素,因此探索人口迁移流动变动趋势、流向分布以及迁移流动影响因素,构建人口移流动预测和分析模型,以便对人口迁移流动进行深入分析和科学预判,成为经济社会发展规划亟待解决的问题。

迁移是最常见的人类活动之一，对应的数据可用于城市规划、交通流量预测、疾病传播路径分析等应用。移动互联网和大数据的深入普及给人们带来了前所未有的观测市民流动性的机会，可以利用数据驱动的洞察力更好地规划城市和优化城市服务。目前，全世界93%的人口能够访问互联网，大部分国家50%以上的人拥有手机，发达国家拥有手机的人数占比甚至达到90% 。通信运营商的计费需求和与通信相关的数据记录需求带来了大量的通信数据。这些数据记录了移动电话用户在通信过程中与基础设施交互的痕迹，可近乎实时地反映手机持有者的地理位置。与传统的基于问卷调查的城市分析相比，通信数据采集成本低廉，具有更大规模、更细的时空分辨率，而且能反映城市的动态变化。通信数据包含的丰富的人与人、人与空间的时变关系信息给城市人类行为研究和城市微观动态研究提供了基础，基于通信数据的城市分析已成为一种重要的城市智能感知途径。

然而，由于城市数据的异构性、高复杂性和大规模性，经常需要在城市分析过程中融合人的感知，这促进了可视化的广泛应用 。可视化将各种类型的数据翻译为相应的可交互图形，使得分析者可以借助高效的视觉通道直观地与数据进行沟通。进一步地，可视分析通过丰富的交互设计让领域专家和分析者有机会参与数据分析的全流程。分析结果的可视化成为人与机器合作的桥梁。可视分析系统的用户能够在不失去全局信息的同时，从多个角度和不同尺度观察数据。因此，许多研究者开始采用可视分析方法解读通信数据中蕴含的丰富的城市信息，这逐渐形成了一个较有成效的交叉研究领域。

1.2目的与意义

我国省与省之间通常有着较大的区别与差异，与省内人口迁移相比，省际人迁移更多地意味着生产方式的促进、生活方式的交流、文化氛围的提升和生活环境的重大改变，因此，在各种跨越不同行政区划的人口迁移行为中，省际人口迁移具有重要的社会、经济和文化意义。因而对省际人口迁移行为进行专门研究是十分重要和非常必要的。进入 21 世纪以来，我国综合经济实力大幅度的提高和越来越多的人们对高质量的生活的向往推动了移民行为，使得人口由区域资源相对有限向区域资源丰富的区域迁移，随之而来的是大规模的人口迁移，带动着各省城镇化的进程，城市化进程的加快和经济欠发达的地区的人口向城市进行迁移，对我国经济、文化、 社会等方面产生了深远的影响；迄今，各省之间的人口迁移规模、频率、影响省际人口迁移的各种影响因素并不为我们精确掌握，以至于分域人口迁移预测工作未能有效展开，因此对国内各省人口迁移需求分析与预测则显得尤为重要，本文在人口普查数据和统计年鉴提供的数据基础上，加入百度指数搜索数，对如何促进国内省际人口的迁移规模、方法和影响迁移的影响因子在时间上和因素原因上进行探讨分析和预测，为国内各省当地政府进行人口规划、人口的流出与流流管理等方面提供一些决策，和对各省的经济、政策、社会环境等提出一些参考依据。

3．本课题拟采用的研究方法、步骤

研究方法步骤

（1）学习计算机图像处理相关知识

（2）学习python基础知识

（3）学习大数据相关知识

（4）巩固学习Python语言

（5）使用python爬虫工具爬取人口数据，分析人口在不同时刻的移动模式。

4．本课题主要参考文献

[1]郭秋红. 信息可视化中数据可视化的多样化[J]. 计算机产品与流通, 2020(7):1.

[2]孔扬鑫, 金澈清, 王晓玲. 基于手机轨迹数据的人口流动分析[J]. 计算机应用, 2016, 036(001):44-51.

[3]乔士秀, 圣文顺. 基于网络爬虫的数据可视化系统设计与实现[J]. 电子技术与软件工程, 2021(12):4.

[4]仇舒蕾, 张宇浩. 基于大数据的可视化科技图谱系统设计[J]. 计算机与网络, 2021, 47(1):1.

[5]张伟伟. 人口迁移算法框架描述方法及应用[D]. 广西民族大学.

[6] Zuo F, Wang J, Gao J, Ozbay K, Ban XJ, Shen Y, Yang H, Iyer S. An interactive data visualization and analytics tool to evaluate mobility and sociability trends during covid-19. arXiv preprint arXiv:2006.14882. 2020 Jun 26.