基于三維GIS的返貧監測預警系統

葉偉林 姜博輝 房得玉 周自強 安亞鵬

(1. 甘肅省科學院地質自然災害防治研究所, 甘肅 蘭州 730050; 2. 蘭州大學 資源環境學院, 甘肅 蘭州 730050;3. 成都理工大學地質災害防治與地質環境保護國家重點實驗室, 四川 成都 610059)

0 引言

黨的十八大以來,以習近平同志為核心的黨中央把貧困人口脫貧作為全面建成小康社會的底線任務和標志性指標,并針對脫貧工作做出了一系列重大部署[1]。2020 年是決勝全面建成小康社會、決戰脫貧攻堅之年,通過建立返貧監測和幫扶機制,進一步鞏固和發展現有扶貧成果,防止已脫貧人員返貧是當前扶貧工作的重點之一[2]。

榮超提出構建返貧監測預警機制,需要借助現有脫貧攻堅數據庫對現有脫貧人口和貧困村邊緣戶進行動態監管和預警[3]。通過對其家庭狀況和收入來源進行風險評估,系統自動識別出需要進一步鞏固脫貧成效的脫貧戶,通過關注其后續需求,從而制定相應的短期、中期與長期相結合的鞏固體系。陳雪提出利用信息化手段,通過現有扶貧數據與鄉鎮責任人進行記錄和走訪的實地調查數據,從而構建脫貧大數據庫,實現對潛在返貧戶的實時動態監測,并采取相應措施干預和處理以阻止返貧發生[4]。章文光指出需要對生產經營性收入占比較高的脫貧戶進行重點關注以及關注貧困戶的就業情況,特別是從事高危行業的脫貧戶。還需要加強對勞動力有限的脫貧戶的監測[5]。這些研究主要在理論上對如何建立返貧監測預警機制進行了調查與研究,但對于從技術角度出發構建返貧監測預警系統方面探討不足。

因此，本文提出一種適用于構建返貧監測預警系統的技術方案。通過調研甘肅省平涼市涇川縣太平鎮扶貧工作,提出了基于地理信息系統(Geographic Information System,GIS)和傾斜攝影測量技術構建“太平鎮返貧監測預警系統”。通過對太平鎮地形地貌數據進行高精度三維建模,并結合太平鎮扶貧數據,實現了對太平鎮全鎮人口的動態管理以及對易返貧人員進行監測、預警和地理定位?！疤芥偡地毐O測預警系統”為太平鎮政府工作人員在全鎮人員管理、易返貧人員監測預警和完善扶貧政策方面提供了科技支撐。

GIS是以空間地理數據庫(Geodatabase)為基礎,采用地理模型的分析方法,提供多種空間的和動態的地理信息,為地理研究和地理決策服務的計算機系統[6]。傾斜攝影測量技術[7]是近年來發展起來的一項新的測量技術。通過飛行平臺搭載多鏡頭相機系統,從一個垂直和四個傾斜五個角度同步采集影像,同時通過全球定位系統能實時獲得影像精確的地理信息。后期利用專業軟件處理成高精三維模型,相較于其他地圖影像數據,傾斜攝影測量數據能更加真實地反映實際地物情況[8],并且具有生產周期短、信息多元化等優勢[9]。因此,通過傾斜攝影測量技術獲取全鎮高精度三維地形數據,進一步結合太平鎮扶貧數據,可以構建基于GIS的“太平鎮返貧監測預警系統”?！疤芥偡地毐O測預警系統”幫助太平鎮政府工作人員實現了對全鎮人員進行實時監測,對潛在易返貧人員進行預警，通過修正和完善扶貧政策進一步鞏固和發展現有扶貧成果。

1 區域概況與數據源

1.1 區域概況

甘肅省平涼市涇川縣(圖1)位于國家六盤山集中連片特困地區,屬于六盤山特困片區扶貧開發重點縣,是甘肅省58 個扶貧重點縣之一。全縣大多數貧困人口集中在黑梁河流域、涇汭河面山、紅河流域、北部干旱山塬區4 個特困片帶[10]。

圖1 區域概況圖

太平鎮,是涇川縣下轄的一個鄉鎮級行政單位,也是扶貧工作開展區域之一。從“十三五”以來,全鎮貧困人數從2016 年的3 667 人減少到2020 年的73 人,貧困發生率從2016 年的23.87%下降到2020 年的0.48%。精準扶貧取得了顯著成果。

1.2 太平鎮三維實景數據

由于地圖數據無法直觀、立體和高精度地呈現實際地物、地貌情況。因此,通過無人機對太平鎮當地進行地形數據采集,然后利用大疆制圖等軟件將無人機采集所得到的數據處理成高精度三維模型[11]。后期通過SuperMap iDesktop.NET 9D(V9.1.2)[12]軟件對高精度三維模型中的地理對象(如居民房屋、蔬菜大棚等)進行單體化,并將居民房屋等地理對象與戶編號進行關聯,從而建立起村民房屋地理數據與村民基礎信息之間的聯系。相較于其他信息系統,借助地理信息系統可以為政府工作人員提供較為直觀、立體的村民位置信息及村民基礎信息。為了方便后續在系統中調用,還需要借助SuperMap iServer 9D(V9.0.1)[13]將地理數據發布為地理服務。

1.3 太平鎮精準扶貧數據

太平鎮精準扶貧數據由太平鎮人民政府提供,主要涵蓋了精準扶貧的人口、扶貧產業、扶貧項目和一戶一策等數據。具體為全鎮人口總數、貧困人口總數、未脫貧人口總數、全鎮扶貧項目類型、數量與資金以及各村村民的基礎信息數據,包括家庭戶主信息、家庭人均純收入、文化程度、健康狀況、致貧原因、脫貧屬性和勞動技能等數據。

2 系統平臺設計

2.1 系統平臺架構

遵循統一標準、統籌規劃,系統整體采用B/S分層架構模式。前端采用HTML、CSS、JavaScript語言構建系統界面,后端采用Python構建系統服務。針對全鎮人口總數等這類非地理數據,采用MySQL數據庫進行存儲與查詢。而針對各村采集與獲取的傾斜攝影測量數據和遙感影像等地理數據,首先通過SuperMap iDesktop.NET 9D(V9.1.2)進行地理對象單體化、村民房屋及戶編號空間屬性連接等操作,然后將數據源保存為工作空間，借助SuperMap iServer 9D(V9.0.1)發布為三維服務和數據服務供前端調用。系統平臺總體架構如圖2所示[14]。

圖2 系統總體架構圖

2.2 系統功能設計

2.2.1返貧監測預警系統

根據2020 年全面建成小康社會的目標要求,適應我國扶貧開發轉入新階段的形式,中央決定將農民人均收入2 300 元(2010 年不變價)作為新的國家扶貧標準[15]。因此,依據這一新的扶貧指標,將村民的收入和收入變化作為返貧監測預警指標,政府工作人員可通過在系統中設置人均年收入低于2 300元、收入連續兩年下降超過1 000元及收入下降幅度超過10%等條件,即可篩選出符合條件的村民。此過程可為政府工作人員監控全鎮易返貧人員情況提供便利。返貧監測預警系統的核心在于將全鎮人員信息數字化用以構建脫貧數據庫,并根據鄉鎮干部實地調查后的結果對部分村民基本信息進行實時更新。

借助三維GIS技術與傾斜攝影測量技術構建的返貧監測預警系統可以對太平鎮建立直觀、立體和高精度的三維實景模型,用以呈現易返貧人員所在村的地形地貌以及全鎮人員空間分布,以便政府部門從交通、自然環境、地質災害、水源地等地理因素分析致貧原因,且返貧監測系統同樣支持全鎮各村易返貧人員占比、收入持續上升人員占比、歷年平均收入變化等情況的查看,以便政府部門對太平鎮整體的經濟情況進行分析。此外,政府工作人員還可從村民自身因素的角度進一步分析造成收入下降的原因。在返貧監測預警系統中通過具體查看村民的家庭成員、家庭勞動力數量、致貧原因、已享受扶貧政策及收入變化曲線等信息,詳細了解村民收入下降的真實原因,修改與完善現有扶貧政策,及時調整扶貧工作方向,有針對性地解決村民收入下降的問題,從而實現精準扶貧。如圖3和圖4所示,政府工作人員可以在系統中點擊查看全鎮的貧困信息和致貧原因,可以看出2020年崖窯村的貧困人數最多,紅崖灣村的貧困人數最少;從致貧原因的角度可以看出技術匱乏占據主導地位,是太平鎮致貧的主要原因。以上兩方面信息有利于政府工作人員掌握全鎮貧困信息情況。此外,返貧監測預警系統還支持易返貧人員的定位與信息查看。如在系統中通過檢索今年收入比去年收入減少的信息,可直接定位到具體的村民。如圖3所示,系統中通過篩選定位到“孟麗”(模擬數據)這位村民,可以了解到該村民所在的村以及當年該村民的平均收入情況,圖4是對該村民信息的具體呈現,在左側的三維地理模型中可以將這位村民直接精準定位到戶,通過查看該村民所在村的地形地貌等信息,初步判斷交通等地形因素是否為該村民的致貧原因;在右側的信息列表中可以查看村民的健康狀況、勞動技能、務工狀況、致貧原因、平均收入、脫貧屬性、貧困識別時間以及歷年的人均純收入變化趨勢圖等一系列信息,為該村民后續扶貧政策的制定與完善提供有力的數據支撐。

圖3 易返貧人員監測

圖4 易返貧人員定位與查看

2.2.2外出務工人員管理系統

從當前中國農民的收入結構來看,外出務工的工資性收入是農民重要的收入來源,也是農民脫貧致富的重要途徑[16]。通過統計和分析太平鎮歷年外出務工人員的區域、工作類型和收入情況等數據,發現有部分家庭中勞動力數據量較少,并且這部分勞動力為賺取更多收入則會選擇一些風險性較高的職業。從長遠角度來看,若這部分勞動力發生意外,喪失勞動能力,則整個家庭極易返貧。因此,政府工作人員可以通過返貧監測預警系統及時發現此類家庭并進行重點監控,綜合考慮其家庭勞動力數量、勞動力教育水平等其他因素,協助此類家庭中的勞動力選擇合適的職業,減少此類家庭返貧風險。

2.2.3全鎮扶貧成果統計

全鎮扶貧成果統計主要用于展示2020 年全鎮總人口數、貧困人口數以及各村未脫貧人數。通過統計2016—2019 年扶貧項目數目、扶貧投入資金、扶貧產業受惠人數、貧困人數以及年平均收入,可以清晰地看到過去扶貧所取得的成果以及扶貧工作中存在的不足,為剩余貧困人口脫貧和鞏固和發展現有扶貧成果政策制定提供參考。

3 結束語

基于地理信息技術和攝影測量技術構建的“太平鎮返貧監測預警系統”,實現了對易返貧人員的實時監測和精準定位。政府工作人員可以通過進一步了解和分析易返貧人員家庭勞動力數量、歷年平均收入和勞動力教育水平等因素,制定與完善針對易返貧人員的扶貧政策，防止其返貧。通過外出務工人員管理系統,政府工作人員可以對勞動力少且勞動力正在從事高危行業的家庭進行重點監控。通過幫助從事高危職業的勞動力更換職業或向其他家庭成員提供公益崗位,降低此類家庭返貧風險?！胺地毐O測預警系統”在太平鎮扶貧工作中取得了良好的使用效果,為太平鎮在鞏固和發展現有扶貧成果方面提供了便利。除收入以外,如何構建和使用其他指標實現對易返貧人員的精準監測與預警還需要進一步研究與探討。