文|祁元 王宏偉 宋曉諭 張金龍

中國科學院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所

一、引言

貧困是世界各國關注的焦點問題[1]，聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展目標中指出全球貧困發(fā)生率在2000年以來下降一半以上，但在發(fā)展中地區(qū)，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(fā)展規(guī)劃中，2013年提出精準扶貧、精準脫貧戰(zhàn)略[2]，2015年開始實施《中共中央國務院關于打贏脫貧攻堅戰(zhàn)的決定》，其目標是在2020年實現(xiàn)貧困地區(qū)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[2]，為了深入貫徹習近平總書記“生態(tài)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(tài)建設的有效銜接。本文以中國高分辨率衛(wèi)星遙感為核心應用技術，以甘肅省隴南市為應用示范區(qū)，通過天空地一體化精細調查手段，精準調查隴南市生態(tài)環(huán)境資源本底，全面分析區(qū)域貧困特征及成因，明確隴南市精準扶貧生態(tài)補償?shù)闹攸c建設方向與實現(xiàn)路徑，增強貧困片區(qū)造血功能和內生動力，推進區(qū)域生態(tài)保護與經濟發(fā)展的和諧共贏。

二、基于中國高分辨率衛(wèi)星遙感的精準扶貧與生態(tài)補償技術體系

在系統(tǒng)梳理國內外精準扶貧和生態(tài)補償評價指標的基礎上，以甘肅省隴南市精準扶貧與生態(tài)保護雙贏為目標，廣泛應用中國高分辨率衛(wèi)星遙感為核心的多源衛(wèi)星遙感數(shù)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，采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(tài)經濟模型和地面核查等方法，開展區(qū)域生態(tài)環(huán)境資源本底及變化趨勢的精細調查，構建隴南市生態(tài)、環(huán)境、資源和經濟等不同維度的精準扶貧生態(tài)補償評價指標體系，在高分衛(wèi)星遙感數(shù)據為基礎的生態(tài)、資源精細調查數(shù)據支撐下，開展貧困片區(qū)致貧成因、生態(tài)資產價值評估、關鍵行業(yè)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(tài)補償規(guī)劃，如圖1。

圖1 中國高分辨率衛(wèi)星遙感精準扶貧與生態(tài)補償技術體系圖

三、隴南市生態(tài)環(huán)境與自然資源的天空地一體化精細化調查

1.隴南市生態(tài)環(huán)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(qū)、黃土高原與青藏高原三大地形交匯區(qū)域，是甘肅省唯一屬于長江流域亞熱帶氣候地區(qū)[3]。生態(tài)地位顯著，是我國生物多樣性保護的重點區(qū)域，長江上游重要的水源涵養(yǎng)區(qū)和水土保持區(qū)，以及青藏高原東緣重要生態(tài)屏障。

為了精細、深入調查隴南市生態(tài)環(huán)境與自然資源特征，采用以高分系列衛(wèi)星（GF）遙感數(shù)據為核心，整合資源系列衛(wèi)星（ZY）、環(huán)境系列衛(wèi)星（HJ）、“風云”氣象衛(wèi)星系列（FY）、陸地衛(wèi)星（Landsat）和中分辨率成像光譜儀（MODIS）等衛(wèi)星數(shù)據，以及無人機精細化調查、地面監(jiān)測網絡等資料，構建隴南市資源環(huán)境天空地一體、上下協(xié)同的生態(tài)環(huán)境資源監(jiān)測調查體系，精準調查耕地、森林、經濟林等資源，評價自然資源特征和生態(tài)系統(tǒng)結構與變化，診斷主要生態(tài)環(huán)境問題，分析區(qū)域貧困現(xiàn)狀及成因。

2.隴南市生態(tài)環(huán)境與自然資源調查

隴南市生態(tài)環(huán)境與自然資源的準確數(shù)據是開展精準扶貧和生態(tài)補償評估的基礎。據此，項目系統(tǒng)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(wèi)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(shù)據是評價自然資源和環(huán)境的重要指標之一，基于GF-1、GF-2、ZY-3等高分辨衛(wèi)星遙感數(shù)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(qū)域耕地資源、森林資源、水資源等自然資源特征。

（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(qū)域道路、水利設施等基礎地理信息，定量評價貧困片區(qū)基礎設施建設規(guī)模和水平?；诟叻直媛市l(wèi)星遙感數(shù)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征、光譜特征、形態(tài)特征和紋理特征進行訓練，綜合精度評定來選取最優(yōu)算法，利用最優(yōu)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(yǎng)殖業(yè)等區(qū)域典型性地物的規(guī)模、發(fā)展、屬性等在促進區(qū)域經濟發(fā)展的同時對生態(tài)環(huán)境質量有負面影響，生態(tài)補償規(guī)劃中需要作為高耗能和污染行業(yè)進行區(qū)域退出，同時根據退出情況加以生態(tài)補償。因此，需要通過高分辨率衛(wèi)星遙感技術獲取地物的類型、空間分布、占地面積等信息，同時采用地面調查、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(fā)展迅速，是區(qū)域經濟發(fā)展的重要產業(yè)之一。生態(tài)農業(yè)是綠色發(fā)展的重點方向，精準扶貧尤其需要高分辨率衛(wèi)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(guī)模化經濟作物種植優(yōu)勢，完成扶貧任務。為此，基于高分辨衛(wèi)星遙感數(shù)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(shù)據。

3.基于高分衛(wèi)星的精細調查

隴南市是我國油橄欖最佳種植適宜區(qū)，其種植面積占全國60%左右。以隴南市油橄欖種植情況的高分衛(wèi)星精細調查為例，說明高分衛(wèi)星在生態(tài)環(huán)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(yè)與精準扶貧相結合，實現(xiàn)產業(yè)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(wèi)星數(shù)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(shù)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(shù)字正射影像圖（DOM）數(shù)據庫。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，各分塊以并行計算提高效率；基于樣本和總體的屬性特征，包括形態(tài)、光譜、幾何、紋理和自定義特征，將樣本屬性特征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(yōu)算法，結合最優(yōu)算法和特征值實現(xiàn)油橄欖信息自動化提取。最后，通過野外樣點調研、解譯標志、行業(yè)分類標準等資料，采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，并通過自檢、互檢、Kappa系數(shù)和野外實地進行精度驗證。

項目共獲取油橄欖精細圖斑55305個，主要集中分布在武都區(qū)，以海拔1000～2000m之間的梯田和坡地區(qū)域為主，如圖3。結果進一步說明，破碎的地形既是制約區(qū)域經濟發(fā)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(tài)補償?shù)年P鍵。對梯田和坡地等破碎地表上的衛(wèi)星遙感應用，必須通過亞米級空間分辨率衛(wèi)星數(shù)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2 基于高分二號遙感數(shù)據的油橄欖信息提取方法及流程

圖3 隴南市油橄欖分布圖（以武都區(qū)漢王鎮(zhèn)白龍江沿岸為例）

4.隴南市資源環(huán)境本底特征

由于獨特的氣候環(huán)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，占全市土地面積的56.8%，森林覆蓋率為40.42%；水資源總量為68.6億立方米，人均占有量達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“復雜的寶貝地帶”，已發(fā)現(xiàn)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，境內地形復雜，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(tài)系統(tǒng)類型交錯分布，其中森林生態(tài)系統(tǒng)面積達176萬公頃，占整個生態(tài)系統(tǒng)類型的59.75%，其次為農田生態(tài)系統(tǒng)，面積為71萬公頃，占24.20%，濕地生態(tài)系統(tǒng)和荒漠生態(tài)系統(tǒng)占比較少，分別為0.83%和0.18%，如圖4。各種生態(tài)系統(tǒng)形成了典型的景觀生態(tài)過渡交錯帶，境內生物資源豐富，有代表性的自然生態(tài)系統(tǒng)和珍稀瀕危野生動植物物種集中分布，現(xiàn)有國家公園1個，自然保護區(qū)11個，森林公園9個，濕地公園2個，地質公園6個。隨著隴南市社會經濟的快速發(fā)展，生態(tài)環(huán)境保護與社會經濟發(fā)展之間的矛盾日益突出，各類開發(fā)建設項目、農業(yè)生產活動、資源采集情況以及旅游活動呈逐年增長趨勢，生態(tài)環(huán)境高風險類型及數(shù)量較多，其中采礦區(qū)185處，水電站193座，尾礦庫142座。

四、貧困成因的地理學空間分析

1.貧困指標體系構建

貧困受區(qū)域自然條件、自然環(huán)境、資源稟賦、交通區(qū)位、經濟區(qū)位、農業(yè)結構、基礎設施等多種因素疊加影響。通過以高分衛(wèi)星為核心的天空地一體化監(jiān)測技術，采用地形分析、信息提取、模型模擬等方法，生成貧困片區(qū)地形、坡度、路網密度、耕地資源、森林資源等指標，進一步采用多元回歸分析、空間疊加分析、緩沖區(qū)分析等地理學空間分析方法[1]，分析隴南市貧困片區(qū)的地域分異主導因素及其作用機制。

2.隴南市致貧空間分析

隴南市整體屬于秦巴山區(qū)集中連片特殊困難地區(qū)，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(qū)、80個特困鄉(xiāng)鎮(zhèn)、822個特困村脫貧攻堅工程，探索出了片區(qū)扶貧、電商扶貧、金融扶貧、旅游扶貧、社會扶貧等扶貧模式，形成了特色農業(yè)為主，工業(yè)、旅游業(yè)、漁業(yè)等多模式相結合的發(fā)展體系。但由于受到自然資源、社會經濟發(fā)展和主要生態(tài)環(huán)境問題多要素的限制，部分區(qū)域經濟發(fā)展落后，貧困問題較為突出。

通過綜合資源、生態(tài)環(huán)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）地形復雜，自然災害頻發(fā)；3）耕地質量差，縣域工業(yè)和服務業(yè)發(fā)展落后；4）地理位置偏遠，區(qū)域交通條件差；5）生態(tài)地位顯著，保護優(yōu)先，限制發(fā)展；6）教育水平低，農戶脫貧內生動力存在局限性。

五、基于生態(tài)經濟模型的資產核算

1.隴南市生態(tài)資產價值評估

（1）評價目標及方法

基于區(qū)域高分辨率土地利用/覆蓋、地形、氣象等指標數(shù)據，采用集成生態(tài)系統(tǒng)服務模擬模型，開展關鍵生態(tài)資源模擬，分析隴南市關鍵區(qū)域、流域的水源涵養(yǎng)、水質凈化、水土保持、森林固碳、生物多性樣等生態(tài)產品供應能力。采用市場化機制評估方法，對上述生態(tài)環(huán)境資源的價值進行全面評估，摸清環(huán)境資源家底。

（2）隴南市生態(tài)資源價值核算

采用市場化機制評估方法，對上述生態(tài)環(huán)境資源的價值進行全面評估，隴南市每年提供的生態(tài)產品的價值約為4873.63億元，其中水源供給價值298.20億元、水質凈化價值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(tài)資產價值占甘肅省2010年的生態(tài)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(tài)資產價值為4873.63億元，25個特困片區(qū)生態(tài)資產總值為1525.05億元，占隴南市生態(tài)資產價值的31.29%?？傮w上隴南市生態(tài)資產價值巨大，但目前缺少將生態(tài)資產轉化為經濟效益的有效途徑，探索自然資產的創(chuàng)新利用途徑的方式，提高自然資產的產出效率是實現(xiàn)綠色發(fā)展的重要內容。

2.隴南市關鍵行業(yè)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，基于高分衛(wèi)星對生態(tài)環(huán)境與自然資源精細化調查數(shù)據，以及實地走訪調查收集并分析全市關鍵行業(yè)的投入、產出數(shù)據，采用由聯(lián)合國統(tǒng)計署發(fā)布的全世界使用最廣泛、權威的核算體系：環(huán)境經濟核算賬戶（SEEA）和國民賬戶核算體系（SNA）[4]，測算并分析隴南市礦產資源、水電能源資源和漁業(yè)資源關鍵行業(yè)參與生態(tài)補償后的退出損失?；赟EEA和SNA兩種方法從雇員、企業(yè)和政府三類損失主體出發(fā)，核算雇員的收入損失、企業(yè)凈營業(yè)盈余損失、企業(yè)固定資產閑置或折現(xiàn)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(yè)退出總損失。

（2）關鍵區(qū)域、行業(yè)環(huán)境經濟核算

考慮到行業(yè)生態(tài)補償?shù)碾A段性，根據企業(yè)特征、區(qū)位和產值進行分期退出。近期首先退出位于自然保護區(qū)、國家公園等重要生態(tài)功能區(qū)內的企業(yè)以及全市河流和庫區(qū)中的全部漁業(yè)；中期以全市現(xiàn)有礦產、水電行業(yè)的50%產值量退出；遠景考慮全市礦產、水電企業(yè)全部退出的總損失。結果顯示：近期，全市三個關鍵行業(yè)總損失8.17億元，其中雇員損失0.52億元，政府生產稅和資源稅共損失1.61億元，企業(yè)的盈余損失和資產退出損失共6.03億元。中期，只考慮采礦企業(yè)和水力發(fā)電企業(yè)，全市共損失659.75億元，其中雇員損失23.45億元，政府損失59.42億元，企業(yè)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(yè)的全部損失為1341.91億元，其中雇員損失46.88億元，政府損失118.83億元，企業(yè)損失441.38億元，政府遠景資源租金損失734.82億元。

六、區(qū)域精準扶貧與生態(tài)補償?shù)陌l(fā)展建議

以區(qū)域生態(tài)保護與經濟發(fā)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(xiàn)森林、草原、濕地、河流、耕地等重點領域和禁止開發(fā)區(qū)域、重點生態(tài)功能區(qū)等重要區(qū)域生態(tài)保護補償全覆蓋，補償水平與經濟社會發(fā)展狀況相適應，跨地區(qū)、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(tài)保護補償制度體系，境內生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性增強，人居環(huán)境得到優(yōu)化，產業(yè)結構更趨合理，資源利用效率大幅提升，現(xiàn)行標準下貧困人口實現(xiàn)穩(wěn)定脫貧，建成一批生態(tài)文明建設示范區(qū)和示范點，使隴南市成為長江上游重要的生態(tài)安全屏障、全國扶貧開發(fā)示范區(qū)。

1.促進區(qū)域經濟轉型發(fā)展

通過合理規(guī)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(yè)、特色電商產業(yè)、生態(tài)旅游業(yè)、綠色金融業(yè)、新型服務業(yè)等特色產業(yè)發(fā)展，形成一批新型綠色經濟增長極，優(yōu)化經濟結構，推進隴南市轉型發(fā)展，實現(xiàn)區(qū)域貧困人口的穩(wěn)定增收，全面提高貧困區(qū)人口的綜合福祉水平，構建區(qū)域可持續(xù)發(fā)展新模式。

2.提升區(qū)域生態(tài)環(huán)境整體質量

依托生態(tài)補償長效機制，借力“兩江一水”等重點區(qū)域綜合治理工程，穩(wěn)步提升區(qū)域生態(tài)環(huán)境整體質量。推進生態(tài)系統(tǒng)保護與恢復，使區(qū)域水源涵養(yǎng)、水土保持、水質凈化、生物多樣性保護等生態(tài)系統(tǒng)服務供給能力得到明顯提升。加強區(qū)域環(huán)境治理與管控，萬元地區(qū)生產總值能耗、主要污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(xiāng)環(huán)境整治全面推進，環(huán)保工業(yè)、綠色農業(yè)、生態(tài)旅游業(yè)穩(wěn)步發(fā)展，綠色富市、綠色惠民工程穩(wěn)步推進，生態(tài)文明示范市建設取得新成效，為長江上游生態(tài)安全做出積極貢獻。

3.隴南市精準扶貧生態(tài)補償方案與財政保障機制

綜合考慮主體功能區(qū)劃，分析區(qū)域與行業(yè)不同階段生態(tài)補償范圍。梳理現(xiàn)有生態(tài)補償措施與政策，針對區(qū)域貧困特征及資源稟賦，制定有利于提升受償農戶可持續(xù)性生計的差異化補償方式，提出隴南市精準扶貧生態(tài)補償相關政策建議。分析區(qū)域內目前的生態(tài)補償資金來源結構，探討創(chuàng)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(qū)域的橫向轉移。