中国未来人口分布情景分析 项目报告 项目信息 项目资助号：G-1909-30260 Grant Number：G-1909-30260 项目日期：2019.08.01 - 2020.05.31 Grant period：2019.08.01 - 2020.05.31 所属领域：低碳城市 Sector：Low Carbon Cities 项目概述： 当前，人类活动已成为全球环境变化的主要驱动力，合理预测中国人口的发 展趋势，对于预测和理解中国未来的城镇化格局，调节中国城市能源供给平衡， 控制能源排放，实现中国城市低碳转型等都具有十分重要的指导意义。在此背景 下，能源基金会于2019 ， 展 中国未来人 口分 景分 ，对中国的城市人口，在 域 域等 的分 等 分 预测。 对现有的人口预测 理，发现目前的 currency1 理 现分 为主，在 景分 “的fi 都fl有 。在此基 ， 城市 等 景”，在 格 对未来中国的 人口的分 景下的预测。 的要概为： 为 的市 的人口 城镇化 预测 变化和 LandScan人口 合 为 的 格的人口 。 景下的中国未来人口 格分 。 发现，未来的中国 城市 在 的人口 力，中城市中国未来城镇化的主要 。 目录 1. 项目背景 . 1 2. 相关研究 . 2 2.1. 国家人口总量研究 . 2 2.1.1. 世界人口展望 . 2 2.1.2. SRES排放情景的专题报告 . 3 2.1.3. SSP共享社会经济路径研究 . 3 2.2. 空间人口网格分布研究 . 4 3. 数据与方法 . 6 3.1. 研究范围 . 6 3.2. 研究数据 . 6 3.2.1. 联合国中国人口总量与城镇化率预测数据 . 6 3.2.2. LandScan人口数据 . 7 3.2.3. 全球土地利用数据 . 7 3.2.4. 社会经济统计数据 . 8 3.3. 研究方法 . 8 3.3.1. 地级行政区人口总量预测 . 9 3.3.2. 地级行政区城镇化率预测 . 12 3.3.3. 公里网格人口分布预测 . 13 4. 主要结 . 16 4.1. 地级行政区预测结 . 16 4.2. 空间人口网格预测结 . 2 . 27 1 1. 项目背景 当前，人类活动已成为全球环境变化的主要驱动， 的 害和疫 为 人类敲响警钟。突如其来的 冠疫 启示 ，人类要加快形成绿色发展式 和 活式， 设 态 明和美丽 球。作为世界 人口 的国家，中国已向 国际社会承诺：中国提高国家 主贡献力，采取更加有力的政策和措施，二 氧化碳排放力争于2030 前达到峰值，争取在2060 前实现碳中和。如何帮助 中国实现低碳经济 ，履 中国的国际承诺，完成习书记对保护全球 环 境的美好愿景，值 深思考的问题。 纵观人类currency1，无论何社会形态 经济规模或 或小 技术水平或高或 低，人口始 在社会发展中发挥着键作 。人的需求 人的分 式影响能源 排放 基本 的影响因素。人口预测在一 程 对中国未来经济发展 能源消费和城市规划的基本预测，对于理解未来的城市化格局 城市等级分 和 国家“ 具有重要意义。 因此， 人口因素，对于 导低碳城市 设十分 要的。 ，中 国人口 的 一 来源十 一的人口 。 1949 来，中 政 6 人口 。人口 具有 ， 消 力， 10 一 的 制 的 。因此，如何经济有 现有 ，对于预测和理解中国未来城镇化格局，调节中国城市能源供给平衡， 控制能源排放，实现中国城市低碳转型等都具有十分重要的指导意义。 2 2. 相关研究 国际 已经有 人口预测 作，的来， 分为类，国家人口 和“格人口分 。国家人口 主要有：世界人口展 1,2 SRES排放 景的题 SSPcurrency1社会经济“ 等。“人口格分 概为人口“格现 fi和人 口“格 预测fi 分。 2.1. 国家人口总量研究 2.1.1. 世界人口展望(World Population Prospect) 1,2 世界人口展 fl 合国人口发 。 对世界国人口 ，其人口基本指 等 预测， 本为2019 本。 为：population.un/wp/。 1：世界人口展对中国人口的 1,2 3 2.1.2. SRES排放情景的专题报告(Special Report on Emisions Scenarios ) 3 SRESIPC在200 发 的一”预测 景，主要目的为环境的 未来发展。 所设 的预测 景 到和前排放的 等因素 3 。 SRES 义 1，分 记为A1 A2 B1和B2， 述和排放的驱动力的”， 在21世 在世界 和全球 的 变。 一 节都 的人口 社会 经 济 技术和环境发展， 发展 来 转的式分化。 ， 形 成 3 ， 为： beta.ciesin.columbia.edu/datasets/downscaled/。 2：SRES 景中国 人口的变化趋势 3 1：SRES 景对中国 人口的 3 2.1.3. SSP共享社会经济路径研究 Shared Socioeconomic Pathways 变化 界为 对未来 影响的分 ，形成的currency1 SSP 景。SSP的 一 的，其中 环境 ”，纵 社会经济”， 形成一 完 的 ， 一” 4 3：SSP 景对中国 人口的 趋势 模，对人口 经济发展 和能源消 等指 化 预测， 形成 的 4 。 2:SP 景对中国 人口的 2.2. 空间人口网格分布研究 “人口格分 主要fl现 和预测 成。现 主要 fl 国际 球 中(CIESIN) 国家实 ORNL 等 绘制，fi30弧分约为赤道1km为主，“ 覆盖广， 覆盖主要中在过去的三十 。 人口预测 ，全球 均针对人口的“格 预测分 ， 都划分城市人口和农村人口。高fi的人口预测 主要针对全球 的分 ，“覆盖较广的全球人口预测或 维较短，或 fi较低。 其中，来 中国的 对于中国的未来人口 预测分 ， 取 优秀 的 成果。 SSP情景 2050 中国 人口总量 SSP1 12.25亿 SSP2 12.63亿 SSP3 13.07亿 SSP4 11.83亿 SSP5 12.25亿 数据 数据 空间分 率 研 grided population of wo rld(GPWv4.11) 2000 2005 2010 2015 2020 30 arcsec Center for International Earth Science Informatio n Network (CIESIN) Columbia University Grided Population of the World (GPWv4) 2000 2005 2010 2015 2020 30 arcsec Center for International Earth Science Information Network (CIESIN), Columbia University 5 3：“格人口分 现 研 数据 数据 范围 分 率 数据 Salvatore et al. 2005 全球 30 arcsec LandScan 2002/2000 间 /GPW/ GRUMP 2000-2015 分城 与人口 Bengtso n et al. 2006 全球 0.5arcdeg SRES / LandScan 2002/土地数 据 1990-2100 相currency1 预 测“间 分 城与人口 Jones et a l. 2016 全球 7.5arcmin SSPs/ GPW/GRUMP 2000-2100 相currency1 预 测“间 分 城与人口 Boke-Ol net al. 2016 30 arcsec SSPs/RCPs/WorldPop/Roads/Wate r bodies mask/Country Borders 2000-2100 分城 与人口 Chen et al. 2020 中国 30 arcsec SSPs/RCPs/WorldPop/Roads/Wate r bodies mask/Chinas provincial st atistical population data 2010-2100 人口结 fifl行预测 Chen et al. 2020 中国 100m SSPs/RCPs/WorldPop/China land u se maps /Built-up land scenarios/N CAR Spatial /Population Scenarios / Future daily maximum /temperatur e projections 2015-2050 城 人口fl行 分 ” ”的情 4：“格人口分 预测 5-8 Global Rural-Urban Map ing Project(GRUMPv1) 1990 1995 2000 30 arcsec CIESIN, Columbia University;International Food P olicy Research Institute, the World Bank, Centro I nternational de Agricultural Tropical LandScan Global Populati on Database 2000-2018 30 arcsec Oak Ridge National Laboratory (ORNL) WorldPop Unconstrained global mosais 2000-2020 30 arcsec University of Southampton Global Human Setlement Layer-Population(GHS-P OP) 1975 1990 2000 2015 250m / 1km/ 9 arcsec / 30 arcsec European Comision Joint Research Centre (JRC ) and CIESIN, Columbia University World Population Estimat e(WPE) 2013 2015 2016 150m Environmental Systems Research Institute(ESRI) History Database of the G lobal Environment(HYDE) Population Grids v3.2 1000BC-2015 5 arcmin Netherlands Environmental Assesment Agency ( PBL) 6 3. 数据与方法 3.1. 研究范围 的 为中 人民currency1和国全国 ，包含港 澳 台 。 分为 分： l 中国 。 选择的shapefile城市 边界 ， 中包含31 级 政 339 级 政 2853 级 政 l 香港 澳门特 政 台湾 。港澳 台 fl于在人口 预测阶段中 独于中国 ，因此在人口预测 分对其 单独预测。 4：中国人口边界 示例 3.2. 研究数据 3.2.1. 联合国中国人口总量与城镇化率预测数据 Medium Variant 情景 1, 2 合国中国人口 城镇化 预测 fl 合国人口 2019世界人 口展一 发 。 合国人口基于世界人口的currency1 ， 合国实际 况 发展阶段，对世界 国家的人口 景预测。 Medium Variant基准 景，2000-2050 的中国人口 ， 格式为EXCEL 格。 为：population.un/wp/Download/Standard/Population。 7 地区 2050 人口总量预测数据 中国 14.02人 行政区 804.1人 行政区 83.8人 地区 2241.3人 5：世界人口展对中国 港澳台 的预测 1,2 3.2.2. LandScan人口数据 LandScan 全球人口动态 分 fl美国能源国家实 ORNL 发，East View Cartographic提供。LandScan GIS和遥感等创 ，全球人口 发 的社会 准，全球 为准确 靠，基于 理 的， 具有分 模型和 佳分辨 的全球人口动态 分 。 格式为fi为 30弧秒的栅格 像， 为：landscan.ornl.gov/landscan-datasets. LandScan 中2018 中国 的人口14.07亿人，中国 鉴 中2018 全国人口为13.95亿人。 5：LandScan人口 示例 3.2.3. 全球土地利用数据 9 来 Chen G, Li X, Liu X, et al.发 在Nature comunications杂志 的 章 Global urban change and its environmental efects under the Shared Socioeconomic Pathways. 章SSP 景为假设， 合现有观测 ，在SSP 五 境下，预测2020-2100 十 的全球城市 变化，像元fi为 8 1km*1km 下载 为： 选取SSP1 景， 根 ，对 截取和匹配。 6：全球 示例 9 3.2.4. 社会经济统计数据 中国城市 鉴全 反映中国城市社会经济发展 况的资料 刊。 刊对于中国的社会经济 详细的 。包城市 政划 劳动 力 资源 综合经济 业 交通 输 等。本 到城市的人 口 值 。 3.3. 研究方法 的 要概为：首先在 级 政 人口和城 镇化 预测，再人口 ，根 格现 分配到 格 ， 完成人口 格预测。 9 7： 示 3.3.1. 地级行政区人口总量预测 通过对2007-2017 的currency1 分 ，2017 作为预测起始 份， 趋势外推，推算出未来的发展“， 算出2030, 2040, 2050 的 人口预测 。 分为五： l 影响人口分 的要素 l 程 l 求解影响因子” l 调 影响因子” 景分 l 人口约束 人口分布的要 10-20 对影响人口分 的要素 ， 形成 格。印象因素概 为：经济因素 因素 政治因素 人口因素 资源禀赋等。考虑到 的来 源 靠 ， 一确 为 资 人均 值 城市的 中城市的 的 城市 政等级 人口 发 程currency1 指 。 10 人口 的 经济 率的 利 人口 的地区 人口 人 地区 总 人 地区 总 人 的 会 城人口 的 区 距 城的距离 交通 或就业本等的距离 城的远 近 是人口是否 其入的一个 距中心城的距离 中心城的辐射作用 会 纳周边城的人口 入 距离海岸线的距离 全球三分之一以 的 城分布 沿海地区 这 些城 所在国家的 部分城人口 政治 城行政等级 城行政等级决该城 设施建设 公共 服务设施等的 由城人口的 currency1 的 人口 人口自然增率 人口的自然增率直接关系到一个城人口总 量的变化 源禀 赋 土地开 城人口的 展到城可开 面积的制约 6：人口影响人口分 的要素 10-20 建立回归方 级 政 人口 = 1 会/ 级城市 + 2 + 3 国家中城市 + 4 于三 城市 + 5 人均 值元 + 人口 11 - 发 )2/20 + 6 一项指 的具指 为： 级 政 人口 = 政等级： 1： 市/ 会/ 级城市为1， 为0 ”： 2： 为1， 为0 3： 国家中城市 100km为1， 200km为 2 50km为6 4： 于三 城市 广 300km 为为1， 为0 经济发展： 5：人均 值元= 人口 ： = 资源禀赋： 发 %= 2007-2017 的LandScan ，求解 程， 果如下： 模型系数 非标准化系数 标准系数 t Sig. B 标准 误差 试用版 常数项 -17.751 1.515 -11.718 .00 1是否直辖市/省会/副省级城市 8.538 1.776 .238 4.808 .00 2是否沿海 3.260 1.465 .112 2.225 .027 3距国家中心城市距离 1.165 .313 .181 3.729 .00 4是否位于三大城市群 4.188 1.381 .160 3.032 .003 5人均地区生产总值 .002 .00 .415 7.454 .00 1000 年平均人口2007 年平均人口2017 10 2 GDP年2017+GDP2007 人均年人均 2 年2016+2006 人口自然增长率年人口自然增长率 12 7： 程 果 在 准 果的基 ， 调 影响因子” 景分 。 的三 景假 为： l 外推：人口 currency1规 l 发展：currency1规 基 ，人口向 市/ 会/ 级城市 城市 国家中城市 和三 城市 l 分 发展：currency1规 基 ，人口向 市/ 会/ 级城市 城市 国家中城市 和三 城市 外分 。 对 景下的” 调 的 算，” 的调 为： 1_是否直辖 /省会/副省级 城 2_是否沿 海 3_距国家中 心城距离 4_是否 三 城群 5_人 地区 总 线外推情景 8.5 3.3 1.2 4.2 0.0002 展情景 17 6.6 2.4 8.4 0.0002 分散 展情景 0 0 0 0 0.0002 8：” 的调 3.3.2. 地级行政区城镇化率预测 在预测前， 对基本的 设 ： 1) 2050 城镇化 于等于2017 城镇化 ， 出现 城镇化 现象 2) 2050 级 政农村人口在全国农村人口中的 2017 理解为，全国 级 政的农 变，着农业 技发 展会导全国 级 政的村人口等 例; 3) 根 合国对于中国 的城镇化 的预测，2050 全国城镇化 达到 80%。 具的预测为，城镇化 转currency1为人口 ，根 的 预测 “ ， ： 13 级 政2050城镇化 = 3.3.3. 公里网格人口分布预测 的预测程要概为： 算城市域格的人口： 首先2017 的人口 外推fi2020 ， 匹配。 算出城市 的 ， 其划分为fl ， 式 。在此基 ，根 currency1 ， 人口分 算。 级人口和城镇化 约束下的格人口预测 果 ：调 人口分 ， 人口和城镇化 级 政人口预测保 一。 8： 格人口分 预测过程示意 计算城扩张区域网格的人口 首先对于城市域 算。在ArcGIS平台中，2030 全球 2020 值 算， 十 城市域的 。 中的 一 格当于 中的像素元，fi为30弧分， 赤道 约1 。 中 的色 为城市 ，色 为农村 ， 色 为城市 。 算 的 LandScan 匹配， 2020 人口- 合 。 比年 年化率）年全国（ 年行 年行 国总总人口中的占地级级行政区总人口在2050 全国农国农村人口中的地级级行政区农村人口2050城镇2050-1 -1 总人口2050政区地级 农村人口2050政区地级 -1 = = 14 9：城市域格的示意 算的 算 色域中的人口。基本为，”边城市 的现有人口的均值作为城市 的人口。 A B和C作为 例 。 A B”边在fl的城市 ，因此 A B未来的人口 下式 算： fi于 C， 属于 式 ， 的城市 现有城市 。对此， C 其”边 的均值作为 的预测人口 值， 下式 示： 类型 的 合 ， 农村人口 合 ， 2030 -人口 合 。 2 aA A + = 3 baB B + = 9 821 cC C + = 15 10： 算城市域格的人口示意 总量约束下的空间网格人口结 2030 的 -人口 合 划分为城市 和农村 ，分 在类 人口约束。城市和农村人口 fl预测 来的人口 和城镇化 算。类 ， 2030 的 人口分 预测 果。 2030 的预测 果作为输 ， 2040，2050 的预测 果。 ， 完成2030，2040，2050 的“人口 格预测。 11：约束下的“格人口 果示意 16 4. 主要结 经过前 的预测分 ， 的预测 果。 选取2050 的 趋势外推 分 三 景下的 详细的展示 分 。 4.1. 地级行政区预测结 4.1.1. 人口总量 级 政的人口预测 果 绘制， 人口前十 十 的 级 政单元 。 12：2017 级 政人口分 2017总人口 人 2017 排前十 后十 地级行政区总人口 人 17 13： 外推2050 级 政人口分 14：分 景2050 级 政人口分 15： 景2050 级 政人口分 线外推2050总人口 人 线外推排前十 后十 地级行政区总人口 人 分散情景2050总人口 人 分散情景排前十 后十 地级行政区总人口 人 情景2050总人口 人 情景排前十 后十 地级行政区总人口 人 18 通过对人口分 的观， 发现： 1)三预测 景下，2050 中国 级 政人口 2017 在分 更加 2)三预测 景下， 平 和 的高 政的等 级城市 人口 力。 级 政的城镇化 预测 果 绘制， 人口预测一 ，城镇化 前十 十 的 级 政单元 。 16：2017 级 政城镇化 分 17： 外推2050 级 政城镇化 分 2017总人口 人 2017 排前十 后十 地级行政区城镇化率 线外推2050总人口 人 线外推排前十 后十 地级行政区城镇化率 19 18：分 景2050 级 政城镇化 分 18： 景2050 级 政城镇化 分 对城镇化 的 果 分 ， 发现： 1) 2050 中国 中 的城镇化 都 2017 提高 2) 分 发展 景下，2050 中国 级 政城镇化 较低， 此外，全国 级 政城镇化 均 2017 有明提高 3) 外推 景下，2050 中国 城镇化 较低， 城镇化 2017 有明提高 4) 发展 景下，2050 中国 城镇化 较低， 中 城镇 化 2017 有明提高。 情景2050总人口 人 情景排前十 后十 地级行政区城镇化率 分散情景2050总人口 人 分散情景排前十 地级行政区城镇化率 20 4.2. 空间人口网格预测结 19：2017 人口格分 20：2050 外推 景人口格分 2017 人口网格分布 2050 外推情景人口网格分布 21 21：2050 分 景人口格分 22：2050 景人口格分 对预测 果 2017 的现人口 展示， 对 三 景 的 果。 的 论 为： 外推 景 分 发展 景人口向城镇中 景人口会向 中 的城中。 选取 城市 详细的 展示 分 ： 2050 情景人口网格分布 2050 分散情景人口网格分布 22 23：全国人口“分 格预测 果- 市 市的 果示：市域人口：城镇人口在分 景 2017，外推 景 2017fl 加 市人口：分 景 2017，外推 景 2017有 程 加。 2050 分散情景人口分布 2017 人口分布 2320.8 2092.4 2050 外推情景人口分布 2050 情景人口分布 2552.7 3015.9 23 24：全国人口“分 格预测 果- 市 市的 果示：市域人口：农村人口在分 外推 景 2017， 景 2017 加 城镇人口均 2017 加 市人口：分 外推和 景均 2017 加， 加的程 。 2050 分散情景人口分布 870.4 1076.6 2017 人口分布 870.4 2050 外推情景人口分布 2050 情景人口分布 1371.9 1690.8 24 25：全国人口“分 格预测 果- 市 市的 果示：市域人口：农村 城镇人口在分 外推 景均 2017 市人口：分 外推和 景均 2017。 2050 外推情景人口分布 2050 情景人口分布 51.2 48.7 2050 分散情景人口分布 2017 人口分布 52.4 109.2 25 26：全国人口“分 格预测 果- 治 治 的 果示： 域人口：农村人口在分 外推 景 均 2017 城镇人口 2017 市人口：分 外推和 景均 2017 加， 加的程 。 2050 分散情景人口分布 2017 人口分布 469.4 420.3 2050 外推情景人口分布 2050 情景人口分布 323.3 242.3 26 ， 的对人口的预测 论 ： 级 政人口变化趋势： 2050 中国 级 政人口 2017 在分 更加， 平 在人口 力 2050 人口 的 级 政。 级 政城镇化 变化趋势：2050 中国 中 的城镇化 都 2017 提高 香港 澳门 深 的城镇化 或达到100%。 全国人口“分 变化趋势： 外推 景 分 发展 景人口向城镇中， 景人口会向 中 的城中。 城市的人口分 变化趋势概为： 高 政等级的 经济发达的 于 或国家中城市 的 级 政： A 市人口和城镇人口，在外推 境下有 程的 加，分 境市人口 fi能有所 B 农村人口在外推 景下有所，分 景有所 加。 低 政等级的 经济 发达的 于中和 或 国家中城市的 级 政： A 市人口在分 外推 境下，能有所 加，能有所 B 农村人口和城镇人口有 程 。 27 1. United Nations, Department of Economic and Social Affairs, Population Division. World Population Prospects 2019: Data Boklet (ST/ESA/SER. A/424). 2019 2. United Nations. 2018 revision of world urbanization prospects. 2018. 3. Bengtson M, Shen Y, Oki T. A SRES-based gridded global population dataset for 1990 2100J. Population and Environment, 206, 28(2): 13-131. 4. O Neil B C, Kriegler E, Riahi K, et al. A new scenario framework for climate change research: the concept of shared socioeconomic pathwaysJ. Climatic change, 2014, 12(3): 387-400. 5. Boke-Ol n N, Abdi A M, Hal O, et al. High-resolution African population projections from radiative forcing and socio-economic models, 200 to 210J. Scientific data, 2017, 4(1): 1-9. 6. Chen Y, Guo F, Wang J, et al. Provincial and grided population projection for China under shared socioeconomic pathways from 2010 to 210J. Scientific data, 2020, 7(1): 1-13. 7. Chen Y, Li X, Huang K, et al. High resolution grided population projections for China under the Shared Socioeconomic PathwaysJ. Earths Future, e2020EF01491. 8. Hauer M E. Population projections for US counties by age, sex, and race controled to shared socioeconomic pathwayJ. Scientific data, 2019, 6: 19005. 9. Chen G, Li X, Liu X, et al. Global projections of future urban land expansion under shared socioeconomic pathwaysJ. Nature comunications, 2020, 1(1): 1-12. 10. Baum-Snow N. Did highways cause suburbanization?J. The quarterly journal of economics, 207, 12(2): 75-805. 11. Liu X, Hu G, Chen Y, et al. High-resolution multi-temporal maping of global urban land using Landsat images based on the Gogle Earth Engine PlatformJ. Remote sensing of environment, 2018, 209: 27-239. 28 12. Baum-Snow N. Changes in transportation infrastructure and commuting patterns in US metropolitan areas, 1960-2000J. American Economic Review, 2010, 100(2): 378-82. 13. Bhata S D, Drenan M P. The economic benefits of public investment in transportation: A review of recent literatureJ. Journal of Planing Education and Research, 203, 2(3): 28-296. 14. Boarnet M G. Highways and economic productivity: Interpreting recent evidenceJ. Journal of Planing Literature, 197, 1(4): 476-486. 15. Chi G. The impacts of highway expansion on population change: an integrated spatial aproachJ. Rural Sociology, 2010, 75(1): 58-89. 16. Chi G, Parisi D. Highway expansion efects on urban racial redistribution in the post civil rights periodJ. Public Works Management & Policy, 201, 16(1): 40-58. 17. Cervero R. Road expansion, urban growth, and induced travel: A path analysisJ. Journal of the American Planning Association, 2003, 69(2): 145-163. 18. Rasker R, Gude P H, Gude J A, et al. The economic importance of air travel in high-amenity rural areasJ. Journal of rural studies, 209, 25(3): 343-353. 19. Chi G. Land developability: Developing an index of land use and development for population researchJ. Journal of Maps, 2010, 6(1): 609-617. 20. Wu J J. Economic fundamentals and urban suburban disparitiesJ. Journal of Regional Science, 2010, 50(2): 570-591. 2552.7 3015.9