基于三維GIS的返貧監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)

葉偉林 姜博輝 房得玉 周自強(qiáng) 安亞鵬

(1. 甘肅省科學(xué)院地質(zhì)自然災(zāi)害防治研究所, 甘肅 蘭州 730050; 2. 蘭州大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院, 甘肅 蘭州 730050;3. 成都理工大學(xué)地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 四川 成都 610059)

0 引言

黨的十八大以來,以習(xí)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(wù)和標(biāo)志性指標(biāo),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(zhàn)脫貧攻堅之年,通過建立返貧監(jiān)測和幫扶機(jī)制,進(jìn)一步鞏固和發(fā)展現(xiàn)有扶貧成果,防止已脫貧人員返貧是當(dāng)前扶貧工作的重點(diǎn)之一[2]。

榮超提出構(gòu)建返貧監(jiān)測預(yù)警機(jī)制,需要借助現(xiàn)有脫貧攻堅數(shù)據(jù)庫對現(xiàn)有脫貧人口和貧困村邊緣戶進(jìn)行動態(tài)監(jiān)管和預(yù)警[3]。通過對其家庭狀況和收入來源進(jìn)行風(fēng)險評估,系統(tǒng)自動識別出需要進(jìn)一步鞏固脫貧成效的脫貧戶,通過關(guān)注其后續(xù)需求,從而制定相應(yīng)的短期、中期與長期相結(jié)合的鞏固體系。陳雪提出利用信息化手段,通過現(xiàn)有扶貧數(shù)據(jù)與鄉(xiāng)鎮(zhèn)責(zé)任人進(jìn)行記錄和走訪的實(shí)地調(diào)查數(shù)據(jù),從而構(gòu)建脫貧大數(shù)據(jù)庫,實(shí)現(xiàn)對潛在返貧戶的實(shí)時動態(tài)監(jiān)測,并采取相應(yīng)措施干預(yù)和處理以阻止返貧發(fā)生[4]。章文光指出需要對生產(chǎn)經(jīng)營性收入占比較高的脫貧戶進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注以及關(guān)注貧困戶的就業(yè)情況,特別是從事高危行業(yè)的脫貧戶。還需要加強(qiáng)對勞動力有限的脫貧戶的監(jiān)測[5]。這些研究主要在理論上對如何建立返貧監(jiān)測預(yù)警機(jī)制進(jìn)行了調(diào)查與研究,但對于從技術(shù)角度出發(fā)構(gòu)建返貧監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)方面探討不足。

因此，本文提出一種適用于構(gòu)建返貧監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的技術(shù)方案。通過調(diào)研甘肅省平?jīng)鍪袥艽h太平鎮(zhèn)扶貧工作,提出了基于地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System,GIS)和傾斜攝影測量技術(shù)構(gòu)建“太平鎮(zhèn)返貧監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)”。通過對太平鎮(zhèn)地形地貌數(shù)據(jù)進(jìn)行高精度三維建模,并結(jié)合太平鎮(zhèn)扶貧數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)了對太平鎮(zhèn)全鎮(zhèn)人口的動態(tài)管理以及對易返貧人員進(jìn)行監(jiān)測、預(yù)警和地理定位?！疤芥?zhèn)返貧監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)”為太平鎮(zhèn)政府工作人員在全鎮(zhèn)人員管理、易返貧人員監(jiān)測預(yù)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(shù)據(jù)庫(Geodatabase)為基礎(chǔ),采用地理模型的分析方法,提供多種空間的和動態(tài)的地理信息,為地理研究和地理決策服務(wù)的計算機(jī)系統(tǒng)[6]。傾斜攝影測量技術(shù)[7]是近年來發(fā)展起來的一項(xiàng)新的測量技術(shù)。通過飛行平臺搭載多鏡頭相機(jī)系統(tǒng),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(tǒng)能實(shí)時獲得影像精確的地理信息。后期利用專業(yè)軟件處理成高精三維模型,相較于其他地圖影像數(shù)據(jù),傾斜攝影測量數(shù)據(jù)能更加真實(shí)地反映實(shí)際地物情況[8],并且具有生產(chǎn)周期短、信息多元化等優(yōu)勢[9]。因此,通過傾斜攝影測量技術(shù)獲取全鎮(zhèn)高精度三維地形數(shù)據(jù),進(jìn)一步結(jié)合太平鎮(zhèn)扶貧數(shù)據(jù),可以構(gòu)建基于GIS的“太平鎮(zhèn)返貧監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)”?！疤芥?zhèn)返貧監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)”幫助太平鎮(zhèn)政府工作人員實(shí)現(xiàn)了對全鎮(zhèn)人員進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測,對潛在易返貧人員進(jìn)行預(yù)警，通過修正和完善扶貧政策進(jìn)一步鞏固和發(fā)展現(xiàn)有扶貧成果。

1 區(qū)域概況與數(shù)據(jù)源

1.1 區(qū)域概況

甘肅省平?jīng)鍪袥艽h(圖1)位于國家六盤山集中連片特困地區(qū),屬于六盤山特困片區(qū)扶貧開發(fā)重點(diǎn)縣,是甘肅省58 個扶貧重點(diǎn)縣之一。全縣大多數(shù)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(qū)4 個特困片帶[10]。

圖1 區(qū)域概況圖

太平鎮(zhèn),是涇川縣下轄的一個鄉(xiāng)鎮(zhèn)級行政單位,也是扶貧工作開展區(qū)域之一。從“十三五”以來,全鎮(zhèn)貧困人數(shù)從2016 年的3 667 人減少到2020 年的73 人,貧困發(fā)生率從2016 年的23.87%下降到2020 年的0.48%。精準(zhǔn)扶貧取得了顯著成果。

1.2 太平鎮(zhèn)三維實(shí)景數(shù)據(jù)

由于地圖數(shù)據(jù)無法直觀、立體和高精度地呈現(xiàn)實(shí)際地物、地貌情況。因此,通過無人機(jī)對太平鎮(zhèn)當(dāng)?shù)剡M(jìn)行地形數(shù)據(jù)采集,然后利用大疆制圖等軟件將無人機(jī)采集所得到的數(shù)據(jù)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(jìn)行單體化,并將居民房屋等地理對象與戶編號進(jìn)行關(guān)聯(lián),從而建立起村民房屋地理數(shù)據(jù)與村民基礎(chǔ)信息之間的聯(lián)系。相較于其他信息系統(tǒng),借助地理信息系統(tǒng)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(chǔ)信息。為了方便后續(xù)在系統(tǒng)中調(diào)用,還需要借助SuperMap iServer 9D(V9.0.1)[13]將地理數(shù)據(jù)發(fā)布為地理服務(wù)。

1.3 太平鎮(zhèn)精準(zhǔn)扶貧數(shù)據(jù)

太平鎮(zhèn)精準(zhǔn)扶貧數(shù)據(jù)由太平鎮(zhèn)人民政府提供,主要涵蓋了精準(zhǔn)扶貧的人口、扶貧產(chǎn)業(yè)、扶貧項(xiàng)目和一戶一策等數(shù)據(jù)。具體為全鎮(zhèn)人口總數(shù)、貧困人口總數(shù)、未脫貧人口總數(shù)、全鎮(zhèn)扶貧項(xiàng)目類型、數(shù)量與資金以及各村村民的基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù),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(shù)據(jù)。

2 系統(tǒng)平臺設(shè)計

2.1 系統(tǒng)平臺架構(gòu)

遵循統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)籌規(guī)劃,系統(tǒng)整體采用B/S分層架構(gòu)模式。前端采用HTML、CSS、JavaScript語言構(gòu)建系統(tǒng)界面,后端采用Python構(gòu)建系統(tǒng)服務(wù)。針對全鎮(zhèn)人口總數(shù)等這類非地理數(shù)據(jù),采用MySQL數(shù)據(jù)庫進(jìn)行存儲與查詢。而針對各村采集與獲取的傾斜攝影測量數(shù)據(jù)和遙感影像等地理數(shù)據(jù),首先通過SuperMap iDesktop.NET 9D(V9.1.2)進(jìn)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(shù)據(jù)源保存為工作空間，借助SuperMap iServer 9D(V9.0.1)發(fā)布為三維服務(wù)和數(shù)據(jù)服務(wù)供前端調(diào)用。系統(tǒng)平臺總體架構(gòu)如圖2所示[14]。

圖2 系統(tǒng)總體架構(gòu)圖

2.2 系統(tǒng)功能設(shè)計

2.2.1返貧監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)

根據(jù)2020 年全面建成小康社會的目標(biāo)要求,適應(yīng)我國扶貧開發(fā)轉(zhuǎn)入新階段的形式,中央決定將農(nóng)民人均收入2 300 元(2010 年不變價)作為新的國家扶貧標(biāo)準(zhǔn)[15]。因此,依據(jù)這一新的扶貧指標(biāo),將村民的收入和收入變化作為返貧監(jiān)測預(yù)警指標(biāo),政府工作人員可通過在系統(tǒng)中設(shè)置人均年收入低于2 300元、收入連續(xù)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(jiān)控全鎮(zhèn)易返貧人員情況提供便利。返貧監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的核心在于將全鎮(zhèn)人員信息數(shù)字化用以構(gòu)建脫貧數(shù)據(jù)庫,并根據(jù)鄉(xiāng)鎮(zhèn)干部實(shí)地調(diào)查后的結(jié)果對部分村民基本信息進(jìn)行實(shí)時更新。

借助三維GIS技術(shù)與傾斜攝影測量技術(shù)構(gòu)建的返貧監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)可以對太平鎮(zhèn)建立直觀、立體和高精度的三維實(shí)景模型,用以呈現(xiàn)易返貧人員所在村的地形地貌以及全鎮(zhèn)人員空間分布,以便政府部門從交通、自然環(huán)境、地質(zhì)災(zāi)害、水源地等地理因素分析致貧原因,且返貧監(jiān)測系統(tǒng)同樣支持全鎮(zhèn)各村易返貧人員占比、收入持續(xù)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(zhèn)整體的經(jīng)濟(jì)情況進(jìn)行分析。此外,政府工作人員還可從村民自身因素的角度進(jìn)一步分析造成收入下降的原因。在返貧監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)中通過具體查看村民的家庭成員、家庭勞動力數(shù)量、致貧原因、已享受扶貧政策及收入變化曲線等信息,詳細(xì)了解村民收入下降的真實(shí)原因,修改與完善現(xiàn)有扶貧政策,及時調(diào)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(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)扶貧。如圖3和圖4所示,政府工作人員可以在系統(tǒng)中點(diǎn)擊查看全鎮(zhèn)的貧困信息和致貧原因,可以看出2020年崖窯村的貧困人數(shù)最多,紅崖灣村的貧困人數(shù)最少;從致貧原因的角度可以看出技術(shù)匱乏占據(jù)主導(dǎo)地位,是太平鎮(zhèn)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(zhèn)貧困信息情況。此外,返貧監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)還支持易返貧人員的定位與信息查看。如在系統(tǒng)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(tǒng)中通過篩選定位到“孟麗”(模擬數(shù)據(jù))這位村民,可以了解到該村民所在的村以及當(dāng)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(xiàn),在左側(cè)的三維地理模型中可以將這位村民直接精準(zhǔn)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(cè)的信息列表中可以查看村民的健康狀況、勞動技能、務(wù)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(xù)扶貧政策的制定與完善提供有力的數(shù)據(jù)支撐。

圖3 易返貧人員監(jiān)測

圖4 易返貧人員定位與查看

2.2.2外出務(wù)工人員管理系統(tǒng)

從當(dāng)前中國農(nóng)民的收入結(jié)構(gòu)來看,外出務(wù)工的工資性收入是農(nóng)民重要的收入來源,也是農(nóng)民脫貧致富的重要途徑[16]。通過統(tǒng)計和分析太平鎮(zhèn)歷年外出務(wù)工人員的區(qū)域、工作類型和收入情況等數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)有部分家庭中勞動力數(shù)據(jù)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(fēng)險性較高的職業(yè)。從長遠(yuǎn)角度來看,若這部分勞動力發(fā)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(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)及時發(fā)現(xiàn)此類家庭并進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控,綜合考慮其家庭勞動力數(shù)量、勞動力教育水平等其他因素,協(xié)助此類家庭中的勞動力選擇合適的職業(yè),減少此類家庭返貧風(fēng)險。

2.2.3全鎮(zhèn)扶貧成果統(tǒng)計

全鎮(zhèn)扶貧成果統(tǒng)計主要用于展示2020 年全鎮(zhèn)總?cè)丝跀?shù)、貧困人口數(shù)以及各村未脫貧人數(shù)。通過統(tǒng)計2016—2019 年扶貧項(xiàng)目數(shù)目、扶貧投入資金、扶貧產(chǎn)業(yè)受惠人數(shù)、貧困人數(shù)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(fā)展現(xiàn)有扶貧成果政策制定提供參考。

3 結(jié)束語

基于地理信息技術(shù)和攝影測量技術(shù)構(gòu)建的“太平鎮(zhèn)返貧監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)”,實(shí)現(xiàn)了對易返貧人員的實(shí)時監(jiān)測和精準(zhǔn)定位。政府工作人員可以通過進(jìn)一步了解和分析易返貧人員家庭勞動力數(shù)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(wù)工人員管理系統(tǒng),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(yè)的家庭進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控。通過幫助從事高危職業(yè)的勞動力更換職業(yè)或向其他家庭成員提供公益崗位,降低此類家庭返貧風(fēng)險?！胺地毐O(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)”在太平鎮(zhèn)扶貧工作中取得了良好的使用效果,為太平鎮(zhèn)在鞏固和發(fā)展現(xiàn)有扶貧成果方面提供了便利。除收入以外,如何構(gòu)建和使用其他指標(biāo)實(shí)現(xiàn)對易返貧人員的精準(zhǔn)監(jiān)測與預(yù)警還需要進(jìn)一步研究與探討。