基于GIS和遙感機器學習的農業種植保險精準服務系統設計及應用

羅頂林 李菁

摘要：為了解決農業種植保險中承保理賠信息不清、風險較大及效率低下等問題，提出了一種基于GIS和遙感機器學習的農業種植保險精準服務系統。通過對承保區域持續性衛星遙感監測和機器學習作物分類，對作物種植面積、作物長勢、作物災害翻等情況形成不同遙感監測圖層。在農業保險一張圖嗍中通過疊加承保地塊圖層、遙感監測圖層和關聯承保檔案數據，可以精確定位查看承保標的的作物種植類型、面積、災害情況，為精準承保、精準理賠及保險監管提供完整的數據支持和服務。農業種植保險精準服務系統和保險公司業務系統集成，可實現農業保險業務辦理精準化、流程化和電子化，對推動農業保險業務和服務升級具有極大的作用和意義。農業種植保險精準服務系統的實施與實現，能實現精準承保和部分精準理賠業務要求。對于精準理賠，需要進一步結合氣象、植保等數據，完善作物災害模型，提供不同種類災害預警和監測準確性和時效性，擴大農業種植保險精準服務系統的可用性。

關鍵詞：農業種植保險;機器學習;遙感;地理信息系統

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）14-0108-02

1概述

2019年9月，國家財政部、農業農村部、銀保監會和林草局聯合發布了《關于加快農業保險高質量發展的指導意見》，明確提出不斷提升農業保險信息化水平，逐步整合財政、農業農村、保險監督管理、林業草原等部門以及保險機構的涉農數據和信息，做到定損到戶、理賠到戶，不錯賠、不拖賠，切實提高承保理賠效率，健全科學精準高效的查勘定損機制。

目前農業保險信息化應用主要以農業保險業務辦理系統為主，缺少精準化的標的位置、種植面積、作物長勢、災害分析、產量預估等數據支持，造成農業保險補貼使用效率不高、騙保、風險過大等情況。為了滿足農險企業對農業保險精準辦理及監管需要，達到穩定糧食生產保證國家糧食安全的目的，本文提出了一種基于GIS和遙感機器學習的農業保險精準服務系統，支持承保地塊精準定位、標的種植面積統計、災害分析、標的檔案管理等全周期農業保險服務系統，可以從驗標、承保、理賠、監管等階段為農業保險業務提供全生命周期精準化服務。

2農業保險精準服務系統設計

為了使農業保險精準服務系統能夠方便對接不同農業保險機構業務系統，系統采用了SAAS（軟件即服務）云服務系統架構，系統分為基礎設施層、數據層、服務層和應用層，使用成熟的sDring Cloud微服務框架以保證系統的擴展性、健壯性。不同農險企業可根據自身需要對接農業保險精準服務或直接使用農業保險一張圖等農業保險應用層系統。系統整體架構如圖1所示。

2.1數據層設計

2.1.1農作物適時遙感數據

利用自研的遙感自動化處理平臺，用戶登錄建立監測任務，該任務關聯指定監測區域、監測起始時間及監測作物類型信息，可以實現哨兵2號衛星遙感數據的自動化數據獲取、分布式數據處理及NDVI和農作物分類專題圖。處理過程中生成的各階段數據以GeoTIFF文件格式，以統一編目形式存儲在分布式文件系統中。

2.1.2農業保險業務數據

農業保險業務數據是指保險業務人員在辦理保險承保、驗標、查勘及理賠過程中產生的數據、相關附件材料及電子檔案等。農業保險業務數據一般都存儲在保險公司服務器中。由于農業種植保險精準服務系統對業務數據實時性要求不高，采用數據包形式（SQLLite數據庫和附件文件夾）和農業種植保險精準服務系統進行定期數據對接，數據包中包含了業務數據版本號和導出時間，在農業種植保險精準服務系統導人數據包時，可根據數據版本更新已變化數據記錄。

2.1.3農業農村數據集成

支持對農業農村部門現有的土地和種植電子化數據（承包經營權數據、“兩區”劃定數據、行政區劃界線數據等）進行數據抽取、轉換和入庫，并集成到系統數據庫中，實現對農戶和村集體農作物保險的精準化辦理。

2.2服務層設計

由于不同農業保險公司有不同保險業務系統和辦理流程，農業種植保險精準服務系統作為底層數據服務系統應該強調高內聚低耦合，服務層隱藏了系統業務邏輯細節，利用SpringCloud微服務框架分為農業保險遙感監測服務、農業保險檔案服務和農業保險業務服務三個業務微服務，提供更宏觀，面向應用層的服務邏輯，利用統一服務調用進行包裝和接口暴露。

這種設計可以保證系統具有良好和健壯性、擴展性和靈活性，方便和不同農業保險公司業務系統進行對接，也方便我們基于這些服務開發新的農業保險應用軟件。

2.2.1農業保險遙感監測服務

農業遙感監測服務提供基于衛星遙感監測數據的農作物監測數據，主要分為地圖服務和查詢服務兩類，地圖服務分為專題地圖服務和基礎地圖服務兩類，基礎地圖服務提供農作物遙感分類圖層、承保地塊圖層和行政區劃界限圖層;專題地圖服務主要是為特定災害提供的災害分析圖層和作物長勢圖層。所有地圖服務采用OGC的WMS和WMTS標準發布，以方便客戶使用和集成。查詢服務支持通過保單號和承保人姓名、身份證等信息查詢承保地塊作物長勢、作物面積分類統計、災害分析等文本格式遙感監測分類報告。查詢服務采用Restful API規范，方便和移動端、PC端等各種保險業務系統集成。

2.2.2農業保險檔案服務

農業保險檔案服務綜合考慮保險業務數據（電子保單、辦理過程表單數據）、標的位置（承保地塊）和農作物情況（種植面積、作物長勢等）等農業保險全過程數據，對其進行分類編目和結構化整理，形成統一的農業保險檔案規范和元數據，方便農業保險查詢、統計和應用。用戶可以通過保單號、承保人身份信息等查詢獲取完整標的檔案，支持檔案數據質量檢查和統計分析接口，方便保險監管部門對承保數據進行分析核查。

2.2.3農業保險業務服務

農業保險業務服務是在農業保險遙感監測服務和檔案服務的基礎上，采用工作流技術，實現了農業保險承保和理賠辦理業務辦理的一體化流程。承保、驗標、查勘、理賠等業務辦理節點均以Restful Web服務方式提供API接口，可以方便的和移動端或PC端農業保險業務辦理前端結合，實現農業保險業務辦理的電子化、流程化和精準化。

2.3應用層設計

2.3.1農業保險一張圖

在服務層農業保險遙感監測服務、農業保險檔案服務和農業保險業務服務的基礎上，基于GIS技術，集成遙感影像、行政區劃邊界、承包地確權數據、承保地塊和保險業務數據，通過空間數據分析挖掘，形成內容豐富、形式多樣的農業保險一張圖，支撐農業保險精準化、專業化和智能化應用，實現“p2圖承保”“以圖理賠”。

2.3.2農業保險檔案系統

利用農業保險檔案服務和農業保險遙感監測服務，提供農業保險電子表單在線填報及打印、檔案查詢、檔案下載、檔案數據檢查及歸檔、檔案和地圖互查的“以圖管檔”等功能。

3農業保險精準服務系統應用

目前系統已在全國多個地方進行了落地應用，此處以安徽水稻保險為例進行說明。為了提高保險業務辦理效率減少糾紛，以前保險公司在辦理業務時用到了易農險、無人機拍照等多類軟件和設備，主要痛點是業務辦理信息化程度較低、數據雜亂、多軟件使用對業務人員素質要求很高，整體農業保險辦理效率低下、數據不準確，容易引起糾紛。在和用戶多次對接和實際調研后，針對用戶在驗標、出險查勘、數據采集等環節的業務需求，我們給用戶推薦了農業保險精準服務系統，通過將保險公司現有業務系統和系統的農業一張圖和農業保險檔案系統進行對接，實現了驗標查勘精準化、承保查勘材料電子化、業務流程化。項目實施后，通過遙感識別的水稻保險面積統計準確率達到了90%以上，業務辦理效率提升了30%以上，保險檔案數據實現了完全的電子化管理。

4結果與結論

農業生產具有季節性、周期性、地域性等特點并易受自然災害的影響，相較而言是風險較高行業。農業保險作為現代農業風險規避的有效工具，是政府穩定保障農業生產、支持農業經濟發展的主要手段。目前，我國農業種植保險信息化水平比較低，存在承保作物類型、面積不清，保費補貼資金套取等痛點問題。農業保險公司通過對接農作物實時自動化衛星遙感監測系統，可對承保地塊、種植作物類型、種植面積等保險核心指標進行精準化管理，提高涉農保險風險的識別、監控、預警和處置水平，實現精準承保、精準理賠。下一階段研究重點主要為不同農作物災害遙感分析模型、受災面積識別和災害評估，可以結合氣象數據、災害歷史數據等進一步加強農業保險的精準化、智能化水平。