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高分卫星服务精准扶贫

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长期以来,中国将扶贫问题纳入国家整体发展规划中,2013年提出精准扶贫、精准脱贫战略,2015年开始实施《中共中央国务院关于打赢脱贫攻坚战的决定》,其目标是在2020年实现贫困地区全面脱贫。


本文以中国高分辨率卫星遥感为核心应用技术,以甘肃省陇南市为应用示范区,通过天空地一体化精细调查手段,精准调查陇南市生态环境资源本底,全面分析区域贫困特征及成因,明确陇南市精准扶贫生态补偿的重点建设方向与实现路径,增强贫困片区造血功能和内生动力,推进区域生态保护与经济发展的和谐共赢。


在系统梳理国内外精准扶贫和生态补偿评价指标的基础上,以甘肃省陇南市精准扶贫与生态保护双赢为目标,广泛应用中国高分辨率卫星遥感为核心的多源卫星遥感数据、无人机多传感器精细化调查、地面调查及社会经济调查等手段,采用面向对象自动分类、目视解译、定量遥感等应用遥感技术结合生态经济模型和地面核查等方法,开展区域生态环境资源本底及变化趋势的精细调查,构建陇南市生态、环境、资源和经济等不同维度的精准扶贫生态补偿评价指标体系,在高分卫星遥感数据为基础的生态、资源精细调查数据支撑下,开展贫困区致贫成因、生态资产价值评估、关键行业退出等方面的综合应用与分析,最终形成面向精准扶贫的生态补偿规划。


陇南市地处中国大陆二级阶梯向三级阶梯过渡地带,是秦巴山区、黄土高原与青藏高原三大地形交汇区域,是甘肃省唯一属于长江流域亚热带气候地区。生态地位显著,是我国生物多样性保护的重点区域,长江上游重要的水源涵养区和水土保持区,以及青藏高原东缘重要生态屏障。


为了精细、深入调查陇南市生态环境与自然资源特征,采用以高分系列卫星(GF)遥感数据为核心,整合资源系列卫星(ZY)、环境系列卫星(HJ)、 “风云”气象卫星系列(FY)、陆地卫星(Landsat) 和中分辨率成像光谱仪(MODIS)等卫星数据,以及无人机精细化调查、地面监测网络等资料,构建陇南市资源环境天空地一体、上下协同的生态环境资源监测调查体系,精准调查耕地、森林、经济林等资源,评价自然资源特征和生态系统结构与变化, 诊断主要生态环境问题,分析区域贫困现状及成因。


陇南市生态环境与自然资源的准确数据是开展精准扶贫和生态补偿评估的基础。据此,项目系统开展了陇南市土地利用/覆盖、居民地、道路、矿山、水电、经济作物等的卫星遥感精细调查。


陇南市是我国油橄榄最佳种植适宜区,其种植面积占全国60%左右。以陇南市油橄榄种植情况的高分卫星精细调查为例,说明高分卫星在生态环境与自然资源调查中技术路线。

油橄榄是陇南市重要的经济作物之一,迫切需要将油橄榄产业与精准扶贫相结合,实现产业扶贫。为准确获得陇南市油橄榄面积和空间分布,以GF-2 0.8m卫星数据开展油橄榄精细化调查。


首先,以陇南市GF-2数据为基础,通过网络化分布式超算平台完成了遥感影像预处理,经过镶嵌、分幅生成标准数字正射影像图(DOM)数据库。其次,将标准DOM影像分块,各分块间依次建立多层次多尺度分割,各分块以并行计算提高效率;基于样本和总体的属性特征,包括形态、光谱、几何、纹理和自定义特征,将样本属性特征通过构建好的机器学习算法集进行训练,根据综合精度评定选取最优算法,结合最优算法和特征值实现油橄榄信息自动化提取。最后,通过野外样点调研、解译标志、行业分类标准等资料,采用目视解译开展油橄榄精细化分类,主要分为河谷川地及阶地油橄榄、梯田油橄榄、坡地油橄榄和条田油橄榄,并通过自检、互检、Kappa系数和野外实地进行精度验证。


项目共获取油橄榄精细图斑55305个,主要集中分布在武都区,以海拔1000~2000m之间的梯田和坡地区域为主,如图3。结果进一步说明,破碎的地形既是制约区域经济发展、造成贫困的关键因素,也是精准扶贫中需要重点考虑的点,是因地制宜开展生态补偿的关键。对梯田和坡地等破碎地表上的卫星遥感应用,必须通过亚米级空间分辨率卫星数据开展,需要通过自动分类加人工目视相结合的方法,才能获得精确的自然资源调查结果。


以区域生态保护与经济发展互利共赢为总目标,以建立、健全陇南市精准扶贫机制为具体方向。力争到2023年,实现森林、草原、湿地、河流、耕地等重点领域和禁止开发区域、重点生态功能区等重要区域生态保护补偿全覆盖,补偿水平与经济社会发展状况相适应,跨地区、跨流域补偿取得明显进展,多元化补偿机制初步建立,基本建立符合市情的生态保护补偿制度体系,境内生态系统稳定性增强,人居环境得到优化,产业结构更趋合理,资源利用效率大幅提升,现行标准下贫困人口实现稳定脱贫,建成一批生态文明建设示范区和示范点,使陇南市成为长江上游重要的生态安全屏障、全国扶贫开发示范区。


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