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引言
貧困是世界各國關注的焦點問題，聯合國可持續發展目標中指出全球貧困發生率在2000年以來下降一半以上，但在發展中地區，仍有7.83億人生活在國際貧困線以下。長期以來，中國將扶貧問題納入國家整體發展規劃中，2013年提出精準扶貧、精準脫貧戰略，2015年開始實施《中共中央國務院關於打贏脫貧攻堅戰的決定》，其目標是在2020年實現貧困地區全面脫貧。
中國農村貧困面積大、貧困人口多、貧困程度深等問題突出，為了深入貫徹習近平總書記「生態補償脫貧一批」的脫貧攻堅指示精神，落實「綠水青山就是金山銀山」的科學理念，需要有效促進精準扶貧與生態建設的有效銜接。本文以中國高解析度衛星遙感為核心應用技術，以甘肅省隴南市為應用示範區，通過天空地一體化精細調查手段，精準調查隴南市生態環境資源本底，全面分析區域貧困特徵及成因，明確隴南市精準扶貧生態補償的重點建設方向與實現路徑，增強貧困片區造血功能和內生動力，推進區域生態保護與經濟發展的和諧共贏。
基於中國高解析度衛星遙感的精準扶貧與生態補償技術體系
在系統梳理國內外精準扶貧和生態補償評價指標的基礎上，以甘肅省隴南市精準扶貧與生態保護雙贏為目標，廣泛應用中國高解析度衛星遙感為核心的多源衛星遙感數據、無人機多傳感器精細化調查、地面調查及社會經濟調查等手段，採用面向對象自動分類、目視解譯、定量遙感等應用遙感技術結合生態經濟模型和地面核查等方法，開展區域生態環境資源本底及變化趨勢的精細調查，構建隴南市生態、環境、資源和經濟等不同維度的精準扶貧生態補償評價指標體系，在高分衛星遙感數據為基礎的生態、資源精細調查數據支撐下，開展貧困片區致貧成因、生態資產價值評估、關鍵行業退出等方面的綜合應用與分析，最終形成面向精準扶貧的生態補償規劃，如圖1。
圖1 中國高解析度衛星遙感精準扶貧與生態補償技術體系圖
隴南市生態環境與自然資源的天空地一體化精細化調查
01
隴南市生態環境與自然資源天空地一體化精細化調查體系
隴南市地處中國大陸二級階梯向三級階梯過渡地帶，是秦巴山區、黃土高原與青藏高原三大地形交匯區域，是甘肅省唯一屬於長江流域亞熱帶氣候地區[3]。生態地位顯著，是我國生物多樣性保護的重點區域，長江上遊重要的水源涵養區和水土保持區，以及青藏高原東緣重要生態屏障。
為了精細、深入調查隴南市生態環境與自然資源特徵，採用以高分系列衛星（GF）遙感數據為核心，整合資源系列衛星（ZY）、環境系列衛星（HJ）、「風雲」氣象衛星系列（FY）、陸地衛星（Landsat）和中解析度成像光譜儀（MODIS）等衛星數據，以及無人機精細化調查、地面監測網絡等資料，構建隴南市資源環境天空地一體、上下協同的生態環境資源監測調查體系，精準調查耕地、森林、經濟林等資源，評價自然資源特徵和生態系統結構與變化，診斷主要生態環境問題，分析區域貧困現狀及成因。
02
隴南市生態環境與自然資源調查
隴南市生態環境與自然資源的準確數據是開展精準扶貧和生態補償評估的基礎。據此，項目系統開展了隴南市土地利用/覆蓋、居民地、道路、礦山、水電、經濟作物等的衛星遙感精細調查。
（1）土地利用/覆蓋的宏觀調查
高精度土地利用/覆蓋數據是評價自然資源和環境的重要指標之一，基於GF-1、GF-2、ZY-3等高分辨衛星遙感數據，通過面向對象自動分類和人工目視相結合的方法，結合野外核查與驗證，形成高精度隴南市土地利用/覆蓋圖，評價區域耕地資源、森林資源、水資源等自然資源特徵。
（2）居民地、道路等信息的自動提取
通過精細化調查居民地空間分布，以及區域道路、水利設施等基礎地理信息，定量評價貧困片區基礎設施建設規模和水平。基於高解析度衛星遙感數據，對遙感影像進行多尺度分割，通過建立的機器學習算法集對樣本的自定義特徵、光譜特徵、形態特徵和紋理特徵進行訓練，綜合精度評定來選取最優算法，利用最優算法提取居民地、道路、水利設施等信息。
（3）典型性地物屬性信息調查
礦山、水電、尾礦庫、養殖業等區域典型性地物的規模、發展、屬性等在促進區域經濟發展的同時對生態環境質量有負面影響，生態補償規劃中需要作為高耗能和汙染行業進行區域退出，同時根據退出情況加以生態補償。因此，需要通過高解析度衛星遙感技術獲取地物的類型、空間分布、佔地面積等信息，同時採用地面調查、入戶訪談和無人機等手段，獲取隴南市典型性地物的屬性信息。
（4）經濟作物的精細調查
隴南市經濟作物近年來發展迅速，是區域經濟發展的重要產業之一。生態農業是綠色發展的重點方向，精準扶貧尤其需要高解析度衛星遙感技術，查清經濟作物種植基礎，由此引導資金和技術開展精準扶持，形成規模化經濟作物種植優勢，完成扶貧任務。為此，基於高分辨衛星遙感數據，通過計算機自動分類、人工目視解譯和野外核查相結合，項目開展了隴南市核桃、花椒、中藥材等經濟作物的精細化調查，獲取了空間分布、面積等屬性數據。
03
基於高分衛星的精細調查
隴南市是我國油橄欖最佳種植適宜區，其種植面積佔全國60%左右。以隴南市油橄欖種植情況的高分衛星精細調查為例，說明高分衛星在生態環境與自然資源調查中技術路線。
油橄欖是隴南市重要的經濟作物之一，迫切需要將油橄欖產業與精準扶貧相結合，實現產業扶貧。為準確獲得隴南市油橄欖面積和空間分布，以GF-2 0.8m衛星數據開展油橄欖精細化調查，如圖2。首先，以隴南市82對景GF-2數據為基礎，通過網絡化分布式超算平臺完成了遙感影像預處理，經過鑲嵌、分幅生成標準數字正射影像圖（DOM）資料庫。其次，將標準DOM影像分塊，各分塊間依次建立多層次多尺度分割，各分塊以並行計算提高效率；基於樣本和總體的屬性特徵，包括形態、光譜、幾何、紋理和自定義特徵，將樣本屬性特徵通過構建好的機器學習算法集進行訓練，根據綜合精度評定選取最優算法，結合最優算法和特徵值實現油橄欖信息自動化提取。最後，通過野外樣點調研、解譯標誌、行業分類標準等資料，採用目視解譯開展油橄欖精細化分類，主要分為河谷川地及階地油橄欖、梯田油橄欖、坡地油橄欖和條田油橄欖，並通過自檢、互檢、Kappa係數和野外實地進行精度驗證。
圖2 基於高分二號遙感數據的油橄欖信息提取方法及流程
項目共獲取油橄欖精細圖斑55305個，主要集中分布在武都區，以海拔1000~2000m之間的梯田和坡地區域為主，如圖3。結果進一步說明，破碎的地形既是制約區域經濟發展、造成貧困的關鍵因素，也是精準扶貧中需要重點考慮的點，是因地制宜開展生態補償的關鍵。對梯田和坡地等破碎地表上的衛星遙感應用，必須通過亞米級空間解析度衛星數據開展，需要通過自動分類加人工目視相結合的方法，才能獲得精確的自然資源調查結果。
圖3 隴南市油橄欖分布圖（以武都區漢王鎮白龍江沿岸為例）
04
隴南市資源環境本底特徵
由於獨特的氣候環境和地理位置，孕育了豐富的森林、礦產、水和動植物等資源，其中林地面積達158萬公頃，佔全市土地面積的56.8%，森林覆蓋率為40.42%；水資源總量為68.6億立方米，人均佔有量達2595m3；礦產資源分布廣泛且富集，被我國著名地質學家李四光譽為「複雜的寶貝地帶」，已發現和探明各類金屬礦、非金屬礦34種；動植物資源豐富，擁有高等動物620種，植物140科820屬2500多種。但是，境內地形複雜，高山、深谷、丘陵、盆地依次分布，導致土地資源緊缺，主要以旱地為主，水田和水澆地零星分布。
隴南市多種生態系統類型交錯分布，其中森林生態系統面積達176萬公頃，佔整個生態系統類型的59.75%，其次為農田生態系統，面積為71萬公頃，佔24.20%，溼地生態系統和荒漠生態系統佔比較少，分別為0.83%和0.18%，如圖4。各種生態系統形成了典型的景觀生態過渡交錯帶，境內生物資源豐富，有代表性的自然生態系統和珍稀瀕危野生動植物物種集中分布，現有國家公園1個，自然保護區11個，森林公園9個，溼地公園2個，地質公園6個。隨著隴南市社會經濟的快速發展，生態環境保護與社會經濟發展之間的矛盾日益突出，各類開發建設項目、農業生產活動、資源採集情況以及旅遊活動呈逐年增長趨勢，生態環境高風險類型及數量較多，其中採礦區185處，水電站193座，尾礦庫142座。
圖4隴南市典型性生態系統類型圖
貧困成因的地理學空間分析
01
貧困指標體系構建
貧困受區域自然條件、自然環境、資源稟賦、交通區位、經濟區位、農業結構、基礎設施等多種因素疊加影響。通過以高分衛星為核心的天空地一體化監測技術，採用地形分析、信息提取、模型模擬等方法，生成貧困片區地形、坡度、路網密度、耕地資源、森林資源等指標，進一步採用多元回歸分析、空間疊加分析、緩衝區分析等地理學空間分析方法，分析隴南市貧困片區的地域分異主導因素及其作用機制。
02
隴南市致貧空間分析
隴南市整體屬於秦巴山區集中連片特殊困難地區，貧困面積大、貧困程度深、貧困人口多。近年來，隴南市認真貫徹中央精準扶貧系列重大決策，啟動實施25個特困片區、80個特困鄉鎮、822個特困村脫貧攻堅工程，探索出了片區扶貧、電商扶貧、金融扶貧、旅遊扶貧、社會扶貧等扶貧模式，形成了特色農業為主，工業、旅遊業、漁業等多模式相結合的發展體系。但由於受到自然資源、社會經濟發展和主要生態環境問題多要素的限制，部分區域經濟發展落後，貧困問題較為突出。
通過綜合資源、生態環境、社會經濟等多維度不同指標的地理學空間分析得出，隴南市貧困成因主要有：1）自然條件嚴酷；2）地形複雜，自然災害頻發；3）耕地質量差，縣域工業和服務業發展落後；4）地理位置偏遠，區域交通條件差；5）生態地位顯著，保護優先，限制發展；6）教育水平低，農戶脫貧內生動力存在局限性。
基於生態經濟模型的資產核算
01
隴南市生態資產價值評估
（1）評價目標及方法
基於區域高解析度土地利用/覆蓋、地形、氣象等指標數據，採用集成生態系統服務模擬模型，開展關鍵生態資源模擬，分析隴南市關鍵區域、流域的水源涵養、水質淨化、水土保持、森林固碳、生物多性樣等生態產品供應能力。採用市場化機制評估方法，對上述生態環境資源的價值進行全面評估，摸清環境資源家底。
（2）隴南市生態資源價值核算
採用市場化機制評估方法，對上述生態環境資源的價值進行全面評估，隴南市每年提供的生態產品的價值約為4873.63億元，其中水源供給價值298.20億元、水質淨化價值24.31億元、水土保持價值1849.32億元、植被固碳釋氧價值2701.80億元。隴南市生態資產價值佔甘肅省2010年的生態資產價值7777.30億元的62.66%，是2015年隴南市生產總值315.14億元的15.46倍。
隴南市的生態資產價值為4873.63億元，25個特困片區生態資產總值為1525.05億元，佔隴南市生態資產價值的31.29%。總體上隴南市生態資產價值巨大，但目前缺少將生態資產轉化為經濟效益的有效途徑，探索自然資產的創新利用途徑的方式，提高自然資產的產出效率是實現綠色發展的重要內容。
02
隴南市關鍵行業退出損失核算
（1）核算總體目標及方法
以隴南全市為評估單元，基於高分衛星對生態環境與自然資源精細化調查數據，以及實地走訪調查收集並分析全市關鍵行業的投入、產出數據，採用由聯合國統計署發布的全世界使用最廣泛、權威的核算體系：環境經濟核算帳戶（SEEA）和國民帳戶核算體系（SNA），測算並分析隴南市礦產資源、水電能源資源和漁業資源關鍵行業參與生態補償後的退出損失。基於SEEA和SNA兩種方法從僱員、企業和政府三類損失主體出發，核算僱員的收入損失、企業淨營業盈餘損失、企業固定資產閒置或折現損失、政府資源租金損失、生產稅損失等，獲得隴南全市關鍵行業退出總損失。
（2）關鍵區域、行業環境經濟核算
考慮到行業生態補償的階段性，根據企業特徵、區位和產值進行分期退出。近期首先退出位於自然保護區、國家公園等重要生態功能區內的企業以及全市河流和庫區中的全部漁業；中期以全市現有礦產、水電行業的50%產值量退出；遠景考慮全市礦產、水電企業全部退出的總損失。結果顯示：近期，全市三個關鍵行業總損失8.17億元，其中僱員損失0.52億元，政府生產稅和資源稅共損失1.61億元，企業的盈餘損失和資產退出損失共6.03億元。中期，只考慮採礦企業和水力發電企業，全市共損失659.75億元，其中僱員損失23.45億元，政府損失59.42億元，企業損失220.7億元，政府的遠景資源租金損失356.15億元；遠期兩個行業的全部損失為1341.91億元，其中僱員損失46.88億元，政府損失118.83億元，企業損失441.38億元，政府遠景資源租金損失734.82億元。
區域精準扶貧與生態補償的發展建議
以區域生態保護與經濟發展互利共贏為總目標，以建立、健全隴南市精準扶貧機制為具體方向。力爭到2023年，實現森林、草原、溼地、河流、耕地等重點領域和禁止開發區域、重點生態功能區等重要區域生態保護補償全覆蓋，補償水平與經濟社會發展狀況相適應，跨地區、跨流域補償取得明顯進展，多元化補償機制初步建立，基本建立符合市情的生態保護補償制度體系，境內生態系統穩定性增強，人居環境得到優化，產業結構更趨合理，資源利用效率大幅提升，現行標準下貧困人口實現穩定脫貧，建成一批生態文明建設示範區和示範點，使隴南市成為長江上遊重要的生態安全屏障、全國扶貧開發示範區。
01
促進區域經濟轉型發展
通過合理規劃補償方式，引導受償群眾高效使用補償資金，推進高效綠色農業、特色電商產業、生態旅遊業、綠色金融業、新型服務業等特色產業發展，形成一批新型綠色經濟增長極，優化經濟結構，推進隴南市轉型發展，實現區域貧困人口的穩定增收，全面提高貧困區人口的綜合福祉水平，構建區域可持續發展新模式。
02
提升區域生態環境整體質量
依託生態補償長效機制，借力「兩江一水」等重點區域綜合治理工程，穩步提升區域生態環境整體質量。推進生態系統保護與恢復，使區域水源涵養、水土保持、水質淨化、生物多樣性保護等生態系統服務供給能力得到明顯提升。加強區域環境治理與管控，萬元地區生產總值能耗、主要汙染物排放總量和單位國內生產總值二氧化碳排放量等約束性指標均控制在省上下達任務內。城鄉環境整治全面推進，環保工業、綠色農業、生態旅遊業穩步發展，綠色富市、綠色惠民工程穩步推進，生態文明示範市建設取得新成效，為長江上遊生態安全做出積極貢獻。
03
隴南市精準扶貧生態補償方案與財政保障機制
綜合考慮主體功能區劃，分析區域與行業不同階段生態補償範圍。梳理現有生態補償措施與政策，針對區域貧困特徵及資源稟賦，制定有利於提升受償農戶可持續性生計的差異化補償方式，提出隴南市精準扶貧生態補償相關政策建議。分析區域內目前的生態補償資金來源結構，探討創新資金來源方式，分析進一步爭取國家縱向轉移支付資金的項目基礎，探索與周邊區域的橫向轉移。
來源：衛星應用
作者：祁元 王宏偉 宋曉諭 張金龍
原標題：《中國高解析度衛星遙感在精準扶貧中的應用——以甘肅身隴南市為例》
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