基于GIS的精准扶贫作战图管理系统设计—以铜仁市为例

肖小林，张 莉，罗海波

（1．铜仁市国土资源局，贵州 铜仁 554300；2．沿河土家族自治县环保局，贵州 沿河 565300）

0．引言

近些年，地理信息系统不断蓬勃发展，GIS技术已广泛应用于各行各业。以地理空间数据库为基础，开发基于GIS的精准扶贫管理信息系统，以现代化手段来管理扶贫决策信息和帮扶措施，能够精准展现扶贫攻坚现状，辅助扶贫作战部署。张晓丹[1]构建了基于GIS的达孜县精准扶贫大数据平台，实现了扶贫对象与其扶贫方式和实施内容的精准匹配，切实做到“真扶贫，扶真贫”。滕连泽等[2]人设计了基于GIS的扶贫工作决策管理平台，实现了阿坝州扶贫开发和综合防治大骨节病试点项目的可视化与智能分析。李良毅[3]开发了基于GIS的精准扶贫App，将精准扶贫工作“搬”到了移动手机上，极大方便了工作人员对贫困户信息的精确了解，提升了扶贫工作效率。施泽杰等[4]提出了基于GIS的扶贫空间数据可视化、空间分析以及预测模型，对扶贫工作进行更好的规划、决策和预判。候祥意[5]利用GIS、移动端、大数据等技术，实现了对贫困户等各类贫困对象的图形化管理及空间查询分析。

依托地理国情普查成果，以精准扶贫应用为切入点，利用现代测绘地理信息技术和高分辨率卫星影像，开发基于GIS的精准扶贫作战图的管理系统，实现扶贫工作的精确定位。

1．系统总体设计

1．1．系统目标

扶贫工作细小而繁杂，环节细致而具体，仅仅依靠政府工作人员以传统方式很难做到全面把握，统筹兼顾[6]。基于政府职能部门对地理信息“+”精准扶贫模式的迫切需求而设计的精准扶贫作战图管理系统，是以GIS技术为支持，充分发挥其基础性、专业性、技术性优势，建立基于空间位置的精准扶贫数据库，利用地理信息数据的强大空间关联性和可视性，将碎片化的各类“扶贫数据”以图片的形象、直观、且科学地展现出来，让各类扶贫信息数据走出表格文档中，为铜仁市扶贫攻坚决策部署、项目实施、成效考核等工作发挥支撑作用，让扶贫更高效、更富有针对性。

1．2．系统框架设计

系统主要包括应用层、服务层、数据层、运行支撑层。其结构如图1所示，各层相互关联，其功能分别有：

（1）应用层 应用层即系统客户端，是利用丰富的测绘地理信息数据资源，运用可视化的表现手法，在一张“工作底图”基础上，将贫困现状、致贫原因、帮扶措施、作战部署、脱贫成效等五大方面的内容加入到扶贫攻坚的思想和方法中，编制精准扶贫专题作战图，将精准扶贫数据的空间位置信息可视化，实现扶贫攻坚“挂图作战”。

（2）服务层 服务层为支撑系统运行的数据服务及功能服务，以国土资源“一张图”为基础，运用浏览器/服务器（B/S）体系结构模式，依托良好的大数据硬件环境和专业的软件环境，充分发挥其优势，制作可视化作战图，实现铜仁市域内扶贫专题信息可视化表达，实现扶贫开发精准展现、扶贫专题信息可视化动态发布和党政帮扶人员动态管理等功能。

（3）数据层 数据层包括DEM、DOM、卫星遥感影像数据、地理国情数据等基础地理信息数据、贫困数据、以及党员扶贫责任人数据及相关政策文件等，其中，大部分基础地理数据为CAD文件，应用CASS软件数据进行处理，转化为ArcGIS能够识别的shp格式数据，用ArcGIS Server作为数据服务器端进行地图信息的发布和展示；用文件文档的格式将其它专题数据以存放于数据库中，方便读取信息。

（4）运行支持层 良好的运行环境是系统得以稳定运行的前提，运行支持层包括网络、服务器、存储备份设备、安全保密系统、机房设备等软硬件环境和标准、技术规范与管理办法等软环境，所有设备与标准均符合国家规定。

1．3．数据库设计

根据系统管理数据特点和功能应用需求，数据库数学基础采用1980西安坐标系和1985国家高程基准，由适合实际数据生产、数据管理维护和数据产品开发组成。系统涉及数据内容多，数据量大，从分类上讲，包括基础空间数据库、国土专题数据库和扶贫专题数据库三个数据库。基础空间数据库主要为影像数据、地理国情要素、地表覆盖要素等地理国情普查成果数据。将扶贫精准建档立卡的贫困村、贫困户进行实地采集、精确空间定位至高清影像图上[7]，根据统一的标准规范，建立基于空间位置的精准扶贫数据库，以地图符号的形式加以体现。

图1 系统总体架构Fig 1 Overall Architecture of the system

2．关键技术

系统是基于ArcGIS系列软件的二次开发系统，充分考虑系统的易用性、兼容性、稳定性和表达效果等因素后，选用以下几个软件（框架）来构建。

2．1．ArcGIS Server

ArcGIS Server提供了丰富的GIS功能，ArcGIS Server是一个用于构建集中管理、支持多用户的企业级GIS应用平台，地图服务利用 ArcGIS Server可便捷地发布地图数据，ArcGIS Server的管理由ArcGIS Desktop负责，后者可通过局域网或Internet进行访问，亦可直接使用 ArcGIS Desktop对数据进行编辑、配图，然后发布服务。

2．2．Oracle

Oracle是甲骨文公司的一款关系数据库管理系统，是目前世界上使用最为广泛的数据库管理系统，系统可移植性好、使用方便、功能强，适用于各类大、中、小、微机环境，具有完整的数据管理功能和分布式处理功能；是一种高效率、可靠性好的适应高吞吐量的数据库解决方案；作为一个关系数据库，可以很好地与ArcGIS适配，通过 ArcGIS Desktop在图形化界面管理空间数据和属性数据。

2．3．Bootstrap

Bootstrap是目前很受欢迎的前端框架。Bootstrap是基于HTML、CSS、JavaScript开发的，是一个CSS/HTML框架，简洁灵活。Bootstrap提供了优雅的HTML和CSS规范，使系统开发更加快捷，通过Bootstrap，可快速构建前端页面，减轻开发负担。

2．4．Echarts

Echarts是一个纯 Java Script的图表库，可以适配Oracle、SQL sever、DB2、My SQL等主流的关系型数据库，兼容当前绝大部分浏览器，在移动设备上和PC端流畅运行，经过改造，可将数据个性化定制为可视化图表，与多类地图和图表直观地关联起来。

2．5．地图框架

地图框架Arc GIS API for Java Script是 Esri公司发布的一个优秀的地图二次开发框架，支持二维和三维地图的开发，可快速创建交互式的地图应用、调用ArcGIS Server的GP服务，提供专业的分析结果、使用ArcGIS Server的REST API，提供显示、查询、分析等功能，还可同时调用多个ArcGIS Server的服务，轻松实现服务聚合。

3．功能实现

3．1．扶贫专题数据库建设

系统建设，要满足数据结构化、最低冗余度、较高的程序与数据独立性、易于扩充和编制等特点[8]。为使系统数据库各类数据能更好地整合在一起，根据系统管理的数据特点和应用需求，扶贫专题数据库的空间数据和属性数据运用大型数据库管理系统Oracle 11g来管理，方便数据的存储、检索和管理，用ArcSDE10.0作为中间层服务进行空间数据管理，实现多源数据的无缝集成。系统的数据库设计的规范模式采用第三范式，这种范式要求降低数据的重复率[9]。

3．2．扶贫专题作战图制作

贫困的产生与社会经济发展以及地理条件恶劣两大方面具有很大的关联，地理信息技术在处理自然资源要素与社会经济要素相结合方面具有明显的优势[10]。系统用户群体主要是面向扶贫工作相关的政府职能部门，用户最直接的需求是在一张“工作底图”的基础上，将碎片化的各类“扶贫数据”形象地展现出来。利用地理信息数据强大的空间关联性和可视性，通过叠加各类扶贫专题数据做到项目精准到点、信息精准到户，让各类扶贫信息数据从表格文档中走出来，科学准确地落到图上（图2），真正实现挂图作战，为相关职能部门如何科学治贫、精准扶贫、有效脱贫的战略提供技术支撑。

图2 脱贫成效精准对比图Fig.2 The Accurate Comparison of Poverty Reduction

3．3．贫困户定位与查询

找准最需要扶持的贫困对象是实施精准扶贫工作的关键和前提，也是防止扶贫工作在最后一个环节“脱靶”的关键步骤[11]。贫困户的定位和查询功能，将采集的贫困户属性信息、空间信息和多媒体信息导入，将贫困户所居住的房子在高清影像上精准定位，扶贫对象精准到人，人是谁、在哪里、因何而贫、贫困程度，做到精准定位。

3．4．贫困信息空间表达

由于贫困户分布比较集中，通过GIS技术进行可视化表达的贫困信息专题图时，为避免堆叠现象发生，运用聚类分析并宏观展现贫困户分布的情况，这些贫困户信息就会放射性地发散显示，随着地图比例的变化，影像逐渐清晰，贫困户位置更加精确，最终会精准到点、到户，减轻了服务器荷载，缩短了地图响应时间。在微观尺度下，还可查询出贫困户详细建档立卡信息。将原来108个属性项科学分为基本信息、经济情况、家庭人口信息、生产生活条件等四类；并制作每个贫困户的加密二维码，通过手机App就能获取贫困户的详细信息。

4．结论

以测绘地理信息大数据为基础，结合GIS技术和计算机技术，开发了铜仁市精准扶贫作战图管理系统，实现了全市扶贫项目的可视化、信息动态查询、及智能分析。通过对贫困户的空间位置、居住现状进行监测，根据数据变化和脱贫前后不同时期卫星影像在房屋新增、道路、沟渠等方面的变化情况进行分析，实现数据精确、底图精致、施策精准、管理精细。可直观地跟踪项目进展、检查扶贫成效。

参考文献：

[1]张晓丹．基于GIS的达孜县精准扶贫大数据平台的构建研究[J]．中国国际财经（中英文），2017，151（4）：235-236．

[2]滕连泽，张洪吉，罗勇，等．基于GIS的扶贫工作决策管理平台的设计与实现[J]．计算机与现代化，2013，61（3）：235-238．

[3]李良毅．基于GIS的精准扶贫App开发与应用[J]．科技资讯，2017，14（16）：14-17．

[4]施泽杰，刘冰，杨圣奎，等．基于GIS的精准扶贫体系研究[J]．北京测绘，2017，25（4）：99-103．

[5]侯祥意，方丹娜．基于GIS与移动端的上林县精准扶贫综合管理平台设计与实现[J]．城市勘测，2017，25（4）：15-20．

[6]宁方志，季民，陈许霞．基于WebGIS的武都精细化扶贫系统的设计与开发[J]．测绘与空间地理信息，2016，39（7）：39-41．

[7]腾讯．贵州利用大数据精准扶贫：三维图像呈现贫困户家底[DB/OL]．2016-9-7,http://gy.house.qq.com/a/20160907/014471.htm.

[8]贾玉红．数据库管理系统在信息管理中的作用[J]．硅谷，2011，161（24）：99-103．

[9]王珊，陈红．数据库系统原理教程[M]．北京：清华大学出版社，1998：25-27．

[10]黄国勇，张敏，秦波．社会发展、地理条件与边疆农村贫困[J]．中国人口:资源与环境，2014，89（12）：138-146．

[11]付军明，谭小军．如何实现精细化扶贫[N]．湖南日报，2013-2-9（6）．