基于扶贫发展视角的村域资源管理系统构建

2020-07-14赵馨周忠发吴跃朱孟黄登红王小宇崔亮

现代电子技术 2020年10期

赵馨周忠发吴跃朱孟黄登红王小宇崔亮

摘要：贫困地区的发展是当今中国发展的重中之重，深受其地理区位、资源禀赋、社会制度和公共设施等影响，综合分析贫困地区自然背景、社会经济、生态环境等方面，是确定扶贫战略的首要任务，还关系到人们生产生活方式及该地区长远发展规划。该文以贵州省纳雍县官寨村为试验区，利用“3S”技术，以ArcGIS Engine为集成开发平台，从自然资源和社会资源两方面设计数据库，构建贫困地区资源管理系统，对官寨村农业资源、生态环境及产业发展进行动态监测、空间分析，提高管理水平，为贫困地区扶贫决策提供科技支撑。

关键词：扶贫发展; 资源管理; 系统设计; 数据处理; 动态监测; 空间分析

中图分类号： TN919?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2020）10?0103?05

Construction of village resource management system based on perspective of poverty alleviation development

ZHAO Xin1，2， ZHOU Zhongfa1，2，3， WU Yue1，2， ZHU Meng1，2， HUANG Denghong1，2，3， WANG Xiaoyu1，2， CUI Liang4

（1. School of Karst Science /College of Geography and Environment Science， Guizhou Normal University， Guiyang 550001， China;

2. State Key Laboratory Incubation Base for Guizhou Karst Mountain Ecological Environment， Guiyang 550001， China;

3. State Engineering Technology Institute for Karst Desertification Control， Guiyang 550001， China;

4. Guizhou Beidou Space Information Technology Co.， Ltd.， Guiyang 550001， China）

Abstract： The development of poverty?stricken areas is the top priority of current China′s development， which is deeply influenced by their geographical locations， resource endowments， social systems， public facilities， etc. Comprehensive analysis of the natural background， social economy， ecological environment and other aspects of the poverty?stricken areas is the primary task to determine the poverty alleviation strategy， which is also related to the way of people′s production and life， and the long?term development plan of this region. Guanzhai Village of Nayong County in Guizhou Province is taken as the testing area， and the “3S” technology， ArcGIS Engine （as the integrated development platform） are utilized to design a database in two aspects of natural resources and social resources， and construct the resource management system for the poverty?stricken area. The dynamic monitoring and spatial analysis of agricultural resources， ecological environment and industrial development in GuanZhai Village are performed to improve the management level， and provide scientific and technological support for poverty alleviation decision?making of poverty?stricken areas.

Keywords： poverty alleviation development; resource management; system design; data process; dynamic monitoring; spatial analysis

0 引言

贫困问题是人类发展过程中不可避免的问题，消除贫困是人类发展中备受关注的重要课题。我国自2013年以来，随着精准扶贫政策的全面实施，在扶贫工作方面取得了巨大成就。然而我国脱贫攻坚工作也进入到决胜期，地理区位和资源环境之间的差异，使得贫困呈现出多维性和空间异质性[1]，各地区脱贫程度呈现差异性，因此脱贫工作呈现出复杂性和艰巨性[2]。贵州地处西南地区的腹地，也是全国首个国家大数据综合实验区[3]，贵州近5年来实施“大扶贫”“大数据”“大生態”三大战略行动，将扶贫开发、空间信息、生态环境结合在一起，实现了贵州贫困人口的定量与空间化，助推精准扶贫的顺利进行，但各地区发展仍存在巨大差异，因此了解区域地理状况和社会资源，分析致贫原因是脱贫攻坚工作中必不可少的部分。

近年来，我国学者基于GIS构建不同领域的系统研究趋于成熟，其中包括洪雨天、方昱璋等基于GIS结合电力系统供电可靠性和电力工程造价建立系统[4?5]，张平基于GIS构建多级网格数据协同更新管理平台[6]，张凤瑞等利用GIS技术建立市级深坑监测信息管理系统[7]。GIS技术已被运用到各个领域，但目前鲜少有针对贫困地区的村域管理系统，随着我国“信息扶贫”的持续推进，村级的信息资源发展在反贫困过程中起到重要作用，本文基于扶贫发展的视角，围绕贫困村资源监测管理与社会信息化的思想，结合Oracle，ArcEngine构建信息化扶贫管理系统，利用地理信息系统技术和数据库技术，对资源进行分类管理，并且采用Visual C#，Developer Express控件与ArcSED空间数据库引擎技术进行开发，实现贫困地区资源信息科学化、管理规范化，提供交互性友好的数据分析功能，为扶贫工作决策提供科技支撑。

1 系统设计思路

贫困问题伴随着人类发展而长期存在[8?9]，我国“精准扶贫”的提出，为我国农村脱贫指明了方向，也为本系统的建立提供了前提基础。地理信息技术以空间数据为基础，具备数据采集、信息存储、资源管理、数字处理、信息检索、空间分析和数据输出等多种功能[10]。ArcEngine是组件式GIS集成二次开发发展而形成的一种嵌入式GIS组件库，可根据实际情况自由调整、删除和替换。由于自然因素和社会因素对于地区发展起着决定性作用，对资源进行整合管理分析，才能更好地找出致贫原因，更准确地找到脱贫出路。

扶贫工作进入到消除绝对贫困的决胜期，但解决相对贫困仍然是一个持久战，大部分贫困地区的资源环境信息化比较落后，资源环境信息记载和数据管理依然停留在传统方法上，对资源的查看与分析较为复杂，并且传递性较差，因此在人力、效率、时间上分析，构建贫困地区资源环境信息化管理系统具有十分重要的现实意义。地理信息技术在扶贫工作中具有快速获取土地资源信息、存储处理空间信息、时空上管理贫困信息、提供扶贫工作决策支持等优势，并一定程度上启发决策者空间管理思想，为新时代扶贫工作提供新的解决思路，将传统数据管理方法转化为以地理信息技术为支持的信息化方式。

2 系统设计

2.1 平台与语言

本系统基于.NET Framework 4.0下Visual Studio 2010的集成开发环境，选用C#编程语言进行系统构建，借助ArcEngine插件式技术，结合Developer Express控件，以Oracle数据库建立数据系统，融合动态链接库（DLL）、组件对象模型（COM）以及.NET反射机制与Developer Express控件于一体，实现系统的简洁化操作、智能化管理和逻辑化分析。

2.2 系统总体设计

为了确保对贫困地区村域资源环境数据的全面管理，将系统分为基本GIS功能、资源环境监测与管理、社会经济管理、作物种植适宜性分析、地质灾害预警等五个模块。本系统是基于GIS的多功能操作管理平台，主要有表示层、逻辑层、数据层三个层面。

3 数据获取与整理

与传统的管理信息系统相比，基于扶贫发展视角的村域资源管理系统偏向于展现贫困区资源现状、区位发展情况以及贫困情况，资源管理系统需要获取以下基础数据：自然资源方面需获取村域级厘米级高精度无人机影像;乡镇级5 m分辨率遥感影像;县级30 m分辨率遥感影像;村级及乡镇级土地利用情况、村域级石漠化程度;村域水源信息;村域地貌;村域地质;村域10 m等高线及其余与自然资源相关的具有价值的信息。

社会资源方面需获取村域级户籍情况;行政区划;交通区位;居民地分布;村建设工程及计划;贫困人口详细情况及分布;农民收入支出;劳动力;易地搬迁及其余与社会资源相关的具有价值的信息。收集以上资料后，将数据进行分类整理和矢量提取，并录入对应数据库中。

4 系统数据库构建

4.1 数据库体构成

综合考虑到村级资源信息化需求及后期发展情况，本文选择Oracle 10g数据库作为本系统的数据库管理系统，根据文献[10?12]等数据库研究，结合实际需求，建立村域资源数据库。

4.1.1 数据库组成

村域资源管理系统数据库根据不同的数据特点和功能应用需求进行数据库的划分，形成一个适合实际数据检索、数据管理维护和数据更新开发的数据库体系。

结合贫困村域实际需求进行深入分析后，本系统建立8个数据库，具体如表1所示。

4.1.2 数据库体系基本模型

数据库体系分为三个部分：基础地理信息数据库体系、专题数据库体系和管理数据库体系。基础地理信息数据库体系管理试验区所有基础地理信息数据，包含基础地理信息矢量数据库、基础地理信息栅格数据库（包括DEM，DOM，DRG）;专题数据库体系保存各种应用专题数据，包括土地资源数据库、地质资源数据库、生态资源数据库、实景数据库、社会资源数据库;管理数据库体系主要是指应用分析后进行决策以及对上述各数据库体系进行统一维护的决策支持与系统维护数据库。

4.1.3 数据库体系的接口

数据库体系设计的优劣直接影响系统设计和使用[13]，本文建立的数据库体系接口分为外部接口和内部接口[14]。数据库体系中的所有数据库支持构建于这些数据库之上的所有系统，使用ADO.NET和ArcSDE两种方式进行数据库中数据的访问。其中：ArcSDE接口方式用于空间数据的访问;ADO.NET接口方式用于非空间数据的访问。基础数据库更新模式如图1所示。

4.2 数据库空间参考基础

本系统中所有空间参考均采用CGCS2000国家大地坐标系。

5 系统应用分析

本次系统应用以纳雍县官寨村為例，官寨村位于纳雍县化作乡东部，呈条形分布，四周环山，喀斯特地貌与非喀斯特地貌并存，土壤类型主要有黄壤和石灰土，树林植被属亚热带绿阔叶林带;属于典型贫困村，信息资源设备尚不齐全，交通状况仍较落后，以传统农业为主，经济总量小，结构不合理，总体效益低，农民生产生活条件差，生活水平低。官寨村主要致贫原因是扶贫对象规模大、贫困户增收渠道单一、人地矛盾突出、可利用耕地资源少、基础设施薄弱，脱贫攻坚工作具有艰巨性和迫切性。官寨村地势图（无人机Lidar数据）见图2。

5.1 基本GIS功能模块

基本GIS功能模块涵盖了常用的GIS操作功能，支持通过菜单对地图和数据进行交互式操作，实现地图数据文件的加载，保存和导出地图功能，同时包括根据村级发展需求选取开发的基本分析功能。官寨村各数据录入后，存入对应数据库，实现对数据库的更新工作，并可在此单元结合ArcEngine各接口对数据库数据进行调用，通过系统对官寨村矢量数据的分析、交通数据的提取、等高线转DEM、坡向、坡度图等，进行系统矢量数据库、栅格数据库等的更新。具体包含各种ArcGIS支持的文件的打开，如打开文档的放大、缩小、平移、距离和面积测量、地图导出、地图渲染、地图图幅整饰、书签管理等，具有对数据库中数据的编辑、属性查询、空间查询、查询统计等功能。

5.2 资源环境监测与管理模块

在系统中资源环境监测与管理模块包含基础信息、资源信息、生态环境信息三个菜单，该模块包含资源信息在数据库内部的存储、管理和更新。根据官寨村资源数据收集，该模块主要包括官寨村行政区划、遥感影像、地势地质地貌、官寨村土地利用情况、土壤资源、土地资源、水源点分布、交通信息、旅游资源、纳雍县温度数据等信息。关联数据库包括基础地理信息矢量数据库（DLG）、基础地理信息栅格数据库（DOM/DEM/DRG）。本模块提供官寨村资源环境信息查询和分析，点矢量信息链接对应高清照片，为便于用户管理和更新照片，照片使用文件管理数据库进行存储，支持多数据叠加查看。根据系统可对官寨村水源点供水范围、交通影响范围等进行缓冲区分析，作为资源环境利用建设的决策依据。

土地利用的变化情况受人为因素和自然因素的影响，并且主要受人为因素影响[15]，村级土地利用范围小、比例尺大，除特殊灾害外，只考虑人为因素影响，村级土地利用变化情况也反映人地关系变化，系统中建立土地利用变化检测模型具有必要性。本模块结合矢量资源环境变化情况，利用模型构建器（ArcGIS Model Builder）中相关工具形成土地利用变化检测模型，将模型存储于决策支持数据库中应用于资源管理系统，并应用于官寨村2016—2018年土地利用变化检测，土地利用变化监测模型构建工作流如图3所示。

5.3 社会管理模块

社会管理模块在系统中包含社会经济信息、脱贫攻坚信息和村级建设信息，主要用于村级人口、户籍、搬迁、贫困户、劳动力情况、建设情况等数据的管理，对杂乱冗繁的人口数据进行模块式汇总，数据以表格呈现定量级情况，以矢量呈现位置情况，结合ArcGIS操作，实现贫困数据空间化与可视化，可对应改变编辑新增对应人口信息的空间位置情况，结合贫困信息与空间地理信息实现贫困数据的统计分析。官寨村属于二级贫困村，本模块主要汇集了官寨村的人口民族信息及住宅分布、贫困户信息及贫困户分布、困境儿童信息、留守人员信息、劳动力信息、脱贫攻坚项目信息等。

5.4 作物种植适宜性分析模块

作物种植适宜性分析模块主要用于作物种植地点面积和时间段的分析，根据需要种植的作物生长条件，在系统分析模型中输入合适的筛选条件得到作物适宜种植范围。根据需求实地采集村级温度降水太阳辐射等信息，系统提供提取坡度坡向对应工具，以方便用户进行相关操作。系统通过调用数据库中DEM数据和气候数据，结合用户所输入的种植条件，分析得到不同作物在官寨村的适宜种植情况。

5.5 地质灾害预警模块

地质灾害预警模块主要用于分析地质灾害隐患点以及选取有效的灾害避难点。模块包含对历史地质灾害的统计管理，对应地区的岩性分布、地貌类型、降水分布、人为工程建设情况的汇总和查看。地质灾害预警背景采用官寨村的三维高精度影像，三维高精度影像通过无人机飞行数据3D建模生成。

根据文献[16?18]对地质灾害的研究，建立灾害预警系统，系统界面及功能图片如图4所示。

6 结论

1）本文结合贫困地区发展需求，以官寨村资源环境信息为基础数据，对官寨村的资源环境信息进行分类管理，利用Oracle数据库构建符合要求的数据库，实现快速了解研究区域资源信息且支持数据空间分析功能，包括叠加分析、统计分析、变化监测、灾害预警等，对今后官寨村发展将起到决策支持作用。

2）系统数据采用分层方式存储，使得数据库中的数据存储、备份、迁移等较为方便，在各有关部门之间实现数据安全共享，提高后期数据的使用更新效率，数据共享可避免管理决策者之间“信息孤岛”的出现。

3）与传统的扶贫方式相比，贫困地区村域资源管理系统的出现，贫困识别分析由原来一家一户的点范围扩展到面范围，结合整体情况，更能有效地分析致贫原因，结合地理优势与地质地貌特点，更能为本地区扶贫方向做出有效判断。

4）本文利用贫困地区资源管理系统对村域数据进行分析，得到村域作物适宜种植区域、地质灾害隐患点等相关信息，对于贫困村之后的农业发展及工程建设等起到建议性作用。

注：本文通讯作者为周忠发。

参考文献

[1] 霍萱，林闽钢.中国农村家庭多维贫困识别指标体系研究[J].社会科学战线，2018（3）：227?236.

[2] 黄承伟.论中国新时代扶贫理论实践研究[J].华中农业大学学报（社会科学版），2019（1）：1?8.