遙感技術(shù)助力場壩村脫貧攻堅和鄉(xiāng)村振興

趙琦 李震 梁波 羅天嘯 譚俊 楊桂賢

摘 要：隨著遙感技術(shù)的不斷發(fā)展，遙感技術(shù)逐漸應(yīng)用于各個行業(yè)。為了探索遙感技術(shù)應(yīng)用于脫貧攻堅與鄉(xiāng)村振興工作各個環(huán)節(jié)的可能性，本文以貴州惠水縣場壩村為例，結(jié)合當(dāng)?shù)丨h(huán)境和發(fā)展條件，通過遙感影像對農(nóng)居建筑物進行判讀，掌握每戶住房等基本情況進行精準扶貧。2020年全國脫貧攻堅目標(biāo)任務(wù)完成，2021年中央一號文件提出全面推進鄉(xiāng)村振興，借助遙感技術(shù)可進一步推進生態(tài)環(huán)境建設(shè)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展，且能成為偏遠地區(qū)鄉(xiāng)村的建設(shè)與管理的有力工具。

關(guān)鍵詞：遙感;場壩村;扶貧;鄉(xiāng)村振興

中圖分類號：S127? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)志碼：A

Remote Sensing Technology Helped Changba Village in?Poverty Alleviation and Rural Revitalization

ZHAO Qi，LI Zhen*，LIANG Bo，LUO Tianxiao，TAN Jun，YANG Guixian

（Guangxi Forest Resources & Environment Monitoring Center，Nanning，Guangxi 530000，China）

Abstract： The remote sensing technology has been gradually applied in various industries with its continuous development. In order to explore the feasibility of applying remote sensing technology to all aspect of poverty alleviation and rural revitalization，taking Changba village，Huishui county，Guizhou province as an example，combining with local environment and development conditions，we indentified rural residential buildings and positioned each household and other basic information of farmers through remote sensing images for targeted poverty alleviation. The national poverty alleviation goals and tasks in 2020 have been completed. Based on completion of the national poverty alleviation target in 2020，the 2021 Central Document No. 1 proposes to comprehensively promote rural revitalization. Remote sensing technology can further promote ecological environment construction and industrial development，and can be a powerful tool for rural construction and management in remote areas.

Key words： Remote sensing;Changba village;poverty alleviation;rural revitalization

遙感是通過遙感器這類對電磁波敏感的儀器，在遠離目標(biāo)和非接觸目標(biāo)物體條件下探測目標(biāo)地物。通過遙感技術(shù)可探測和記錄地物信息，并且可以準確估計植物生態(tài)系統(tǒng)的物理和化學(xué)參數(shù)變化[1]。貴州惠水縣場壩村，為少數(shù)民族聚居區(qū)，主要為布依族。地貌為喀斯特地貌，亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫16℃，年降水量1100 mm，土壤有黃壤、沙壤、白膠壤、黑沙壤、灰包土等，農(nóng)業(yè)主要以種養(yǎng)殖業(yè)為主。隨著遙感技術(shù)在各行業(yè)的應(yīng)用，并取得良好的效果，可結(jié)合場壩村的地理、人文環(huán)境借助遙感技術(shù)助力鄉(xiāng)村振興。

1 遙感影像在場壩村脫貧攻堅中的應(yīng)用

遙感是通過遙感器這類對電磁波敏感的儀器，在遠離目標(biāo)和非接觸目標(biāo)物體條件下探測目標(biāo)地物。不同的建筑物屋頂?shù)牟牧辖M成、顏色、大小、形狀及建筑物朝向，在遙感影像上的表現(xiàn)不同，通過對遙感影像的判讀識別不同的農(nóng)居建筑物[2]。

場壩村主要地形為山地，平地少，16個村民小組，各村民小組之間距離較遠，幫扶干部作為駐村干部選派到所在幫扶村落要迅速摸清每戶所在具體位置及人口底數(shù)，精準識別扶貧對象，掌握每戶住房、飲水、通電、入戶路等情況，通過遙感影像判讀，對農(nóng)居建筑物進行戶名標(biāo)識，有助于盡快掌握農(nóng)戶的具體位置，方便走訪幫扶，進行交流，掌握農(nóng)戶基本情況，有助于對貧困戶精準識別，制定幫扶政策。

2 遙感技術(shù)在場壩村鄉(xiāng)村振興中的展望

2.1 遙感技術(shù)與生態(tài)環(huán)境建設(shè)

2.1.1 遙感與土地類型

地表植被覆蓋指數(shù)是評價生態(tài)環(huán)境的重要指標(biāo)，違法用地和采伐會對森林覆蓋率產(chǎn)生影響，場壩村主要地形為丘陵、山地，依靠林業(yè)工作人員對林地進行巡查和群眾舉報，雖然能在一定程度上預(yù)防、發(fā)現(xiàn)、制止林地違法行為，但需投入大量的人財物力，受氣候、時間等因素的影響時效性差。不同的土地類型，在遙感影像上有不同的色調(diào)、形狀、大小、陰影、紋理和位置等。通過利用地物在遙感影像上的特征結(jié)合專業(yè)知識，建立遙感影像解釋標(biāo)志進行目視判讀辨別遙感影像與地類的對應(yīng)，在中巴資源一號02C遙感影像上，林地色調(diào)為綠色或深綠色，紋理粗細不同有較強的立體感，形狀不規(guī)則，無明顯邊、一般分布在山區(qū);建設(shè)用地色調(diào)較為明亮，多呈藍白或藍紫色、尤其在城市附近，大小不一，一般呈團塊狀、面狀且被道路等線狀物切割破碎，紋理不均勻，粗糙，一般分布在居民點附近尤其是城市附近。根據(jù)廣西2021年森林督查暨森林資源管理“一張圖”年度更新操作細則，其中林地細化地類分類和編碼見表1。

通過對同一地方前后期遙感影像進行疊加，通過目視判讀提取林地變化信息，分析前后期林地變化情況，結(jié)合已有的采伐證、使用林地審批同意書、項目立項文件等資料，對于一些判讀困難的影像可通過實地驗證最終確定土地類型。借助遙感影像及時發(fā)現(xiàn)違法用地、采伐圖斑有助于保護森林資源、保護生態(tài)環(huán)境。

2.1.2 遙感與水土流失

場壩村為丘陵山地地形，進行開墾種植，會產(chǎn)生水土流失，坡度、植被覆蓋情況對評價水土流失程度有重要的作用。通過遙感監(jiān)測獲可得植被指數(shù)信息，目前使用較多的植被指數(shù)是歸一化植被指數(shù)，但獲得的植被指數(shù)無法直接用來評價植被覆蓋情況，可以通過建立實測植被覆蓋度數(shù)據(jù)與相應(yīng)植被指數(shù)的對應(yīng)關(guān)系建立模型，計算大面積的植被覆蓋度。坡度數(shù)據(jù)的獲取可通過由DEM（數(shù)字高程模型）生成的GRID格式的坡度數(shù)據(jù)在ArcGIS平臺獲取。將坡度、植被覆蓋度進行合并歸組，結(jié)合氣候、地形數(shù)據(jù)的采集建立水土流失預(yù)測模型進行預(yù)測，有助于水土流失防治，改善生態(tài)環(huán)境[4]。

2.1.3 遙感技術(shù)與水體富營養(yǎng)化

場壩村的小河溝約為20 km，農(nóng)民在生活生產(chǎn)過程中排入河流的生活污水、有機垃圾和家畜家禽糞便以及農(nóng)施化肥過量會產(chǎn)生水體富營養(yǎng)化。通過遙感技術(shù)可對水環(huán)境污染情況進行監(jiān)測，如水體富營養(yǎng)化，水中浮游植物大量繁殖，其含量越高反射光譜與綠色植物的反射光譜越接近，在可見光波段反射率較低，在近紅外波段反射率較高，在彩色紅外光譜圖像上，富營養(yǎng)化水體呈紅褐色或紫紅色。

2.2 遙感技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展

受地理、歷史等因素的影響，場壩村以傳統(tǒng)的種植業(yè)水稻、玉米、油菜為主，脫貧攻堅工作中，場壩村扶貧工作隊農(nóng)技人員在熟悉掌握場壩村村情的基礎(chǔ)上，結(jié)合場壩村地形、氣候、土壤等因素選擇合適的地理位置，推進辣椒、蜂糖李、花卉苗木等種植項目，發(fā)展產(chǎn)業(yè)扶貧，取得了不錯的產(chǎn)量。場壩村如期完成了新時代脫貧攻堅目標(biāo)任務(wù)。遙感技術(shù)具有覆蓋范圍廣、更新周期短、客觀性強、成本低等優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，在鄉(xiāng)村振興工作中，農(nóng)技人員可結(jié)合遙感技術(shù)發(fā)展鄉(xiāng)村產(chǎn)業(yè)。

通過遙感技術(shù)可以對土地情況進行調(diào)查，掌握土地利用現(xiàn)狀，對后期農(nóng)作物的種植和生產(chǎn)做詳細的規(guī)劃。隨著無人機影像空間分辨率的提高，地形、坡度、高程信息的導(dǎo)入，可以實現(xiàn)較為準確的農(nóng)田空間信息監(jiān)測。

2.2.1 遙感技術(shù)與農(nóng)作物估產(chǎn)

不同的農(nóng)作物在遙感影像上的表現(xiàn)也不同，可以通過遙感影像判讀農(nóng)作物的種類及農(nóng)作物的種植面積，農(nóng)作物長勢對產(chǎn)量有著重要的影響，通過對遙感影像的分析，建立農(nóng)作物估產(chǎn)模型，對農(nóng)作物生長情況進行實時監(jiān)測，預(yù)估農(nóng)作物產(chǎn)量。國內(nèi)應(yīng)用廣泛的遙感估產(chǎn)模型主要有四個水稻作物氣候產(chǎn)量預(yù)報模型、遺傳算法結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、人機交互反演模型、雷達遙感估產(chǎn)模型。

2.2.2 遙感技術(shù)與作物病蟲害防治

農(nóng)作物生長過程中會到病蟲害侵襲，傳統(tǒng)的實地查看、捕捉蟲蛾判斷病蟲害的方法有滯后性，準確率不夠高，作物受病蟲害侵襲后其形態(tài)、理化性質(zhì)等會發(fā)生變化，光譜特性隨之發(fā)生變化，通過高光譜遙感對作物的光譜信息進行探測，研究分析原始光譜、植被指數(shù)等信息，確定不同作物病蟲害監(jiān)測的敏感波段和敏感時期，建立監(jiān)測模型，對病蟲害及時進行監(jiān)測和預(yù)警，采用各種防治措施進行有效防治[5]。

2.2.3 遙感技術(shù)與土壤水旱災(zāi)害監(jiān)測

場壩村為亞熱帶季風(fēng)氣候，夏季風(fēng)不穩(wěn)定，容易發(fā)生旱災(zāi)和水災(zāi)，利用遙感技術(shù)對土壤含水量進行監(jiān)測，對農(nóng)作物及時補水和排水，保證土壤含水量適合農(nóng)作物生長，目前，較為成熟的遙感旱情監(jiān)測方法主要有：熱慣量法、蒸散發(fā)計算法、基于植被指數(shù)和溫度的方法、土壤濕度微波遙感法。

熱慣量方法用于土壤溫度監(jiān)測較穩(wěn)定，通過土壤的熱特性出發(fā)反演土壤水分，當(dāng)土壤干燥時，晝夜溫差大，土壤含水量大，晝夜溫差小，通過遙感技術(shù)獲得一天的最高溫最低溫，通過模型估算含水量，此方法精度比較高，而且易于實現(xiàn)。但該方法的局限性有一定局限性，適用于裸露或植被覆蓋度很低的下墊面，當(dāng)植被覆蓋率高時，受混合像元分解技術(shù)的限制其反演精度必然降低。

對于完全及部分植被覆蓋地的土壤水分遙感監(jiān)測問題，應(yīng)主要以作物缺水指數(shù)法為主，一般對于完全植被覆蓋，采用作物缺水指數(shù)法能取得較好估算效果，由于植被缺水指數(shù)CWSI模型公式計算過程復(fù)雜，而且一些要素仍依賴于地面氣象臺站實時性不能保證。植被供水指數(shù)法適合植被覆蓋度比較高的時段。

土壤的介電常數(shù)會隨著土壤含水量的增大而增大，雷達回波的后向散射系數(shù)直接受土壤介電常數(shù)的影響，通過建立不同土層深度的垂直極化后散射系數(shù)與作物水分關(guān)系、水平極化后散射系數(shù)與作物土壤水分關(guān)系及作物覆蓋度之間的關(guān)系模型，估算區(qū)域內(nèi)作物含水量和覆蓋度。雷達土壤水探測微波遙感不受光照、云霧等天氣條件的影響，具有全天時、全天候工作的特點。特別是長波段微波能夠穿透植被，并對土壤具有一定的穿透能力。但其成本較高。

2.2.4 遙感技術(shù)與土壤有機質(zhì)

土壤有機質(zhì)是植物生長的主要來源之一，能促進植物的生長發(fā)育，當(dāng)土壤有機質(zhì)高于2%時，通過遙感技術(shù)對土壤有機質(zhì)的光譜特性進行探測，不同類型的土壤，土壤有機質(zhì)的敏感波段有所差異，采用相關(guān)系數(shù)法和主成分分析法等方法選擇土壤有機質(zhì)的敏感波段，通過線性統(tǒng)計模型法或非線性統(tǒng)計模型法等方法進行土壤有機質(zhì)高光譜建模對土壤有機質(zhì)的含量進行反演，估算土壤有機質(zhì)含量，對土壤質(zhì)量進行評價[7-8]。

3 總結(jié)

扶貧工作中，遙感技術(shù)在農(nóng)居建筑物標(biāo)識、危房改造、垃圾安置點選點等工作中起到了重要作用，隨著鄉(xiāng)村振興的不斷深入推進和遙感技術(shù)的不斷發(fā)展，遙感技術(shù)可應(yīng)運在生態(tài)環(huán)境建設(shè)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展等方面為鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略提供精準的數(shù)據(jù)支撐。

參考文獻

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作者簡介：趙琦（1989-），碩士，助理工程師，主要從事森林資源監(jiān)測研究，E-mail：642454115@qq.com。

*通信作者：李震（1979-），碩士，高級工程師，主要從事森林資源監(jiān)測研究。

收稿日期：2022-01-17