基于遥感和GIS大数据精准扶贫的创新方法研究

张亚刚

（和田地区水利局,新疆 和田 848000）

社会主义的本质要求是消除贫困最终实现共同富裕，这是中国共产党人和全社会的伟大使命。近些年来，我国高度重视扶贫脱贫工作，在共产党的正确带领和人民的努力奋斗下我们的扶贫工作有了明显的进展，走出了一条具有中国特色社会主义的扶贫开发道路，取得了举世瞩目的扶贫成就[1]。但我们应意识到，我国的扶贫道路还很长，所要面对的问题也很多，因此，我们当前的任务就是在以前扶贫的基础上更加细心、耐心，使得扶贫工作迈向一个新的台阶，最终实现共同富裕的目标[2]。遥感和GIS大数据平台，可以简化获取和处理数据的过程，从整体直观地反映出不同地区的贫富差异程度，可为扶贫政策的实施提供数据支撑。

1 概况

和静县位于新疆中部，巴音郭楞蒙古自治州西北部，境内山川秀丽，气候宜人，奇峰叠起，是巴音郭楞蒙古自治州的人口大县，历史文化悠久。截止2012 年，和静县总人口达到22.83 万人，其中：户籍人口19.77 万人，比2011 年增加0.35 万人，增长1.8%；和静县有蒙古族、汉族、维族、回族等29 个民族[3]。

2013 年底，根据新一轮农村扶贫对象建档立卡调查统计，和静县在册和银行卡贫困人口17195 人，占全县农村人口的17%，自治区一级重点扶贫开发村（贫困村）10 个。2014 年～2016 年，共有9121 人实现脱贫，5 个贫困村实现脱贫，分别是贡奈斯戈伦村、巴伦泰村、古尔古提村、克尔古提乡、乌拉斯塔恰汗村、阿拉沟乡、巴音布鲁克镇布拉西利村。目前，有8074 名贫困人口未脱贫建档，5 个自治区一级扶贫开发重点村（贫困村）（奎克乌苏村、巴音郭楞乡、贡哈尔村、和静镇、察汗乌苏村、额勒扎特鲁乡、好义特克勒德）公牛沟村公奈斯镇村。2017 年，以贫困阶层的目标为焦点，到2017 年底将贫困阶层从贫困中解放出来，剩下的人口从贫困中解放出来，2018 年～2020 年整合完善。目前，5 个贫困村落有3 座高山区，高度超过2300 m[4]。要消除贫穷的自然环境、脆弱的生态环境、贫困减轻的高成本是很难的。

图1 和静县区域位置概况图

2 数据来源及研究方法

2.1 生态服务价值数据

不同的土地利用类型具有不同的生态服务功能和价值。中国土地生态系统服务价值空间分布数据集是基于中国土地生态系统类型遥感分类的[5]。1997 年罗伯特·科斯坦扎确定了生态服务价值系数，2007 年孙新章提出了土地系统价值当量换算方法。生态服务价值系数=生态服务价值当量×全国粮食平均产量市场价值[5]。生态系统服务价值的计算公式如下：

式中：V为研究区生态系统总服务价值，万元；Ai为研究区第i种土地利用类型面积，km2；Ri为研究区第i种土地利用类型的生态服务价值系数。

2.2 农田生产潜力分析

以我国耕地分布、土壤和高程DEM数据为基础，利用GAEZ（Global agrico economic zones）模型和spot-vgt 1 km空间分辨率的NDVI数据，采用S-G滤波法将得到的NDVI数据进行去噪处理，重建NDVI曲线，并利用最高值特征点进行检索。估算了我国耕地的生产潜力。揭示了粮食生产力的空间格局和区域分异性[6]。

2.3 人口密度数据

人口数据的基本统计单位通常是行政区域。人口空间化是以空间统计单元取代传统的行政统计单元。人口空间数据为各领域之间的数据共享和空间统计分析带来了极大的便利[7]。在中国人口空间分布公里网格数据处理过程中，先计算土地利用分布类型、收集美国国防气象卫星计划Defense Meteorological Satellite Program（DMSP）发布的夜间照明亮度和居住密度的人口分布权重，然后根据影响权重的标准化处理，计算各县级行政单位的总权重在以上三个方面的基础上，利用网格空间计算各县级行政单位的权值，并将单位权值的人口比例与总权值的分布图相结合，实现人口的空间化[8]。计算公式为：

式中：POPij是空间化之后的栅格单元值；POP为该栅格单元所在的县级行政区单元的人口统计值；Qij为该栅格单元的土地利用类型、夜间灯光亮度、居民点密度的总权重；Q为该栅格单元所在县级行政单元的土地利用类型、夜间灯光亮度、居民点密度的总权重。

最后，根据上述方法得到分辨率1 km网格内的人口空间分布数据，反映了全国人口数据的详细空间分布。数据为网格数据类型，每个网格代表网格范围（1km2）内的人口，单位为人/km2，数据格式为网格，数据基于krassovsky椭球体，投影方式为Albert投影。

2.4 GDP分布

GDP是社会经济发展和区域规划的最重要指标之一，通常是以行政区划为基本统计单位。GDP空间统计单元最大的特点是取代了传统的行政统计单元，为各领域之间的数据共享和空间统计分析带来了极大的便利[9]。基于国家GDP统计数据，中国GDP空间分布公里网格数据集综合分析了与人类活动和GDP密切相关的土地利用类型、夜间照明亮度、居住密度数据的空间相互作用规律，并分别建立了三者与GDP的关系模型。

方法首先计算土地利用类型、夜间照明亮度和居民点密度在GDP中的权重分布，然后在对上述三个方面进行规范化处理的基础上，计算各县级行政单位的总权重。然后，在计算各县级行政单位单位GDP比重的基础上，采用网格空间计算的方法，结合数字进行人口和单位权重总量的分布，使人口空间化[10]。计算公式为：

式中：GDPij为空间化后的网格单元值；GDP为网格单元所在县行政单位的GDP统计值；Qij为网格单元的土地利用类型、夜光亮度和居住区密度的总重；Q为土地利用类型、夜光亮度的总重网格单元所在县行政单位的居住面积密度。

最终根据上述方法得到分辨率1 km网格的GDP空间分布公里格网数据，该数据集反映了GDP数据在全国范围内的详细空间分布状况。该数据为栅格数据类型，每个栅格代表该网格范围（1km2）内的GDP总产值，单位为元/km2，数据格式为gird，数据以Krassovsky椭球为基准，投影方式为Albers投影。

3 研究结果

3.1 生态系统价值评价

生态系统服务是指通过生态系统的结构、过程和功能直接或间接获得的生命支持产品和服务[11]。生态系统服务价值评价是生态环境保护、生态功能区划、环境经济核算和生态补偿决策的重要依据和基础。不同的土地利用类型具有不同的生态服务功能和价值。生态系统价值评价有利于区域社会经济和生态环境的可持续发展。科学地指导贫困地区未来的发展方向。

通过上述公式计算得到和静县生态系统价值图，和静县的生态系统价值平均值为25784.28 元，中部、西部的生态价值较高，最大值为779309 元，可见生态价值的差异性很大。由于南部为大面积的沙地，其生态价值远远底于平均值，占总面积的18.4%，该地区是政府治理的重要地区。中西部（图2）。

图2 和静县生态系统价值图

从生态服务价值图中，提取出食物生产价值数据。食物生产价值价值最高的区域集中在南部耕地区，最大值为16246.1 元，平均值为5798 元，占总面积7.5%。在中部、西部和西北部，其食物生产价值普遍高于其他地区，平均3264 元，占总面积15.7%。开都河流域范围内的生态系统价值和食物生产价值都较高（图3）。

图3 和静县食物生产价值图

3.2 人口分布

为了能够更好地开展扶贫工作，一般需要对整个区域的人口进行详细的调查。利用遥感和GIS相结合的方法，可以节约人口调查的成本与难度，从整体上，清楚地反映出人口分布的特征，为扶贫工作提供可靠有效的数据。

由计算的数据得知，和静县人口密集程度较低，仅为平均5.35 人/km2。人口密度最高的区域集中在和静县城内，人口占总数79.7%，面积占比为7.9%，最大值达到189.727 人/km2。中部及西部开都河流域生态价值及食物生产价值较高的区域，人口分布密度极低，仅为12.8 人/km2。说明和静县仍有大量未开发可利用且生态价值高的地区，见图4。

图4 人口密度分布图

3.3 GDP分布分析

GDP（地区国内生产总值）是国家扶贫开发工作考核的重要标准之一，国家统计发布的GDP数据通常只能反映出一个地区的整体情况，而实际的扶贫工作需要由面至点的深入。所以，综合人口分布情况，了解研究区不同区域的GDP分布情况是至关重要的。

图5 和静县2008年～2018年GDP区域变化图

由图5 可以看出，2008 年和静县平均GDP为302 万元/km2，2018 年的平均GDP为538 万元/km2，增加236 万元/km2。最大值从2008 年的793 万元增长到2018 年的1159 万元。GDP分布较高的地区为南部和静县县城内。沙地、林地以及荒地的GDP总量占比仅为21.3%，城市及耕地贡献了主要的GDP。

将计算得到的2008 年～2018 年10 年间的年均GDP数据输入至SPSS软件中，对GDP的变化值进行趋势拟合，得到拟合曲线（图6）。

图6 GDP变化图

R2为0.9821，拟合效果较好。可以看出和静县GDP呈现出逐年升高的趋势，增长率较高。

4 结论

基于遥感和GIS大数据平台的手段，对和静县内的生态服务价值、人口分布密度、以及不同区域的GDP情况进行了分析，得出：和静县生态服务价值最高的区域为中西部的草地、湿地和大都河流域地区，平均值为217650 元，占总面积的12.3 %，而人口的的密度仅为12.8 人 /km2，资源没有充分利用。和静县的平均生态服务价值为25784.28 元，远低与全国平均水平，政府在经济开发、精准扶贫的工作中，也应注重可持续发展的理念，合理的利用资源进行创收。和静县的人口集中在南部的县城内，人口密度最大值达到了189.727 人。可开发未利用土地较为充足。GDP集中分布在城市及耕地区域，呈现出持续增加的趋势，增长率较高。

本文从生态价值、GDP及人口三个方面对和静县的基本情况进行分析,得出较为客观、可信度高的信息，但在实际的精准扶贫工作的政策拟定中，还应该结合当地的实际情况展开，例如，少数民族的文化习惯、地区气候影响等因素。