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文号: 公开日期: 2022-05-05
发布单位: 信息来源: 中国自然资源报

耕地“长”了啥,门儿清!
发布日期: 2022-05-05 21:31 浏览次数: 字体:[ ]

悠悠万事,吃饭为大。保护好“口粮田”,及时准确掌握耕地变化情况,离不开技术支撑。2021年2月,自然资源部在浙江开展耕地种植属性监测试点,旨在借助卫星遥感技术、人工智能等手段,探索自然资源调查监测技术方法体系,为遏制耕地“非农化”、基本农田“非粮化”提供有效支撑。

浙江省测绘科学技术研究院技术人员开展耕地种植属性监测。

去年3月,浙江省绍兴市上虞区章镇镇的田野里来了几个陌生人,他们手持平板电脑,时而观察四周,时而在电脑上对照卫星遥感影像图比划着。

他们是浙江省测绘科学技术研究院自然资源监测中心的技术人员。2021年2月,自然资源部确定在浙江开展耕地种植属性监测试点。同年,试点工作在绍兴市上虞区章镇镇开展,由浙江省自然资源厅牵头组织,绍兴市自然资源和规划局上虞分局承接实施,浙江省测绘科学技术研究院(自然资源浙江省卫星应用技术中心)负责技术攻关。

如何开展监测?如何应用监测成果?日前,记者来到上虞一探究竟。

遏制“两非”,掌握耕地实情

确保国家粮食安全,必须牢牢守住18亿亩耕地红线。2020年9月以来,国务院办公厅先后印发《关于坚决制止耕地“非农化”行为的通知》等文件,对稳定粮食生产提出明确要求。

浙江省委、省政府坚决贯彻落实中央决策部署,出台相关意见遏制耕地“非农化”、基本农田“非粮化”,稳定发展粮食生产。要求各地结合第三次国土调查等最新成果,摸清耕地“非农化”“非粮化”的类型、面积、分布,全面掌握真实现状,登记造册、上图入库,要“严格遏制新增、有序消化存量、严格制止耕地抛荒”。

在这一背景下,探索自然资源调查监测技术方法体系,实现耕地范围内“粮”与“非粮”、“农”与“非农”图斑的精细分类与动态监测,成为浙江自然资源调查监测工作的题中之义。“浙江省拥有较好的工作基础和技术积累,数据资源丰富,有强大的技术团队和装备保障。”浙江省自然资源厅自然资源调查监测处处长王翠青表示。

丰富的遥感影像资源为浙江开展耕地动态监测和作物精细化分类遥感监测提供了数据支撑。目前优于2米空间分辨率光学影像已实现全省季度覆盖,部分地区实现了月度覆盖。0.5米影像上半年全省覆盖一次,0.8米影像下半年全省覆盖一次。

此外,浙江省级自然资源系统已经建立了涵盖多用途无人机、多类型传感器、多样化地面采集设备的自然资源调查监测装备体系。航空遥感方面,已拥有60余架无人机,并引进“彩虹四号”等系列高端无人机平台,配置了大型航摄仪、大型倾斜航摄仪、激光雷达、高光谱等多类型传感器设备。地面遥感方面,建立了高光谱遥感监测实验室,装备可搭载于有人机、无人机,野外、室内的全套高光谱成像仪,以及用于地面测量的全波段高分辨率地物光谱仪。外业采集方面,装备有 SSW-VI车载激光建模监测平台、车载移动测量系统、全数字摄影测量系统设备等大型装备。

上虞区章镇镇辖27个行政村,面积约140平方千米。“章镇是农业大镇,素有‘虞南粮仓’之称,适宜开展耕地‘非农化’与‘非粮化’遥感监测。”王翠青表示。

遥远“感知”,时时刻刻“找茬”

卫星遥感技术虽然并不为人们所熟知,但它已走近寻常百姓的生产生活。如今,卫星正将“目光”投向章镇镇,遥远地“感知”镇上所有的耕地。

开展耕地“非农化”与“非粮化”遥感监测技术体系构建研究,是章镇镇试点的主要任务,即以卫星遥感影像作为主要数据源,利用自动化技术实现耕地覆盖类别变化及耕地种植作物类别的提取与监测,并形成一套可推广可复制的技术成果。

“通俗地说,就是借助信息化技术手段,及时准确地掌握耕地‘非农化’‘非粮化’行为。”浙江省测绘科学技术研究院技术人员王兴坤告诉记者,主要是结合多源多时相的卫星遥感数据,采用人工智能技术,综合利用耕地管理数据,进行耕地精细化分类技术研究,实现耕地范围内“粮”与“非粮”、“农”与“非农”图斑的精细分类与动态监测。

王兴坤介绍说,地表各类覆盖物在遥感影像上的纹理、形状、光谱特征都不相同。比如,遥感影像所显示的纹理,完全不同于人们常见的树木年轮或指纹,在作业人员眼中,水稻像一块绿色的地毯,苗木犹如一片绿色的马赛克,农业大棚宛如一片白色波浪,水塘则是一片黑色的镜面……光谱,简单来讲就是地表的颜色,比如,春天盛开的油菜花,在图斑中呈现鲜艳的黄色。

“你看这块区域的纹理和颜色明显和周围不同,很可能种植了苗木。”王兴坤放大一块耕地遥感影像,记者看见一片平滑的绿色地毯中间出现了一小块深绿色的马赛克状图斑。“机器正是通过深度学习技术,判断耕地是否存在被占用的情况,同时标记出变化图斑。”

据介绍,为快速、有效地获取耕地“非粮化”“非农化”的状况,作业人员利用 AI人工智能技术,构建自动化识别模型,通过影像的特征差异,经过综合分析,自动提取耕地覆盖类别变化,就可以辨别出人工建设、道路、坑塘、苗木、水稻、小麦、油菜等地表覆盖物。

技术进阶,监测精准高效

截至3月18日,浙江省测绘科学技术研究院作业人员已完成试点地区耕地覆盖类别变化和粮食种植作物分布的内业提取及野外精度验证工作。

试点结果显示,利用遥感监测、智能提取技术,首先提高了耕地监测的效率,无论是耕地覆盖类别变化还是耕地种植作物类别,都可以在很短的时间获取到监测成果;其次,提高了耕地监测的精度,耕地覆盖类别变化识别准确率达到80%以上,种植作物类别监测提取准确率总体达到80%。

现代技术的加持,让耕地保护插上了信息化的“翅膀”。不过先进的监测技术,并非一蹴而就。

浙江省测绘科学技术研究院自然资源监测中心相关负责人告诉记者,十多年来,测绘监测工作外业核查方式经历了三个阶段的变化。第一阶段,作业人员携带纸质图件到野外核查,监测方式原始、效率低,覆盖不全面;第二阶段,通过遥感技术实现比较全面的监测,减少了人工实地核查的工作量,但图斑仍需逐个进行人工判断;第三阶段,自然资源监测技术不断融合人工智能、深度学习等智能化分类方法,人工判断工作量进一步减少,为支撑耕地的高频次、精细化监测管控提供了高效的技术手段。

比如,章镇镇的水稻监测,如果采用携带纸质图件到野外核查的方式,一名作业人员需要7天时间才能完成实地核实任务,而若是采取基于遥感影像和结合人工判断的作业模式,只用3天就能完成内业提取和外业核实工作。

试点工作开展以来,作业人员对章镇镇的耕地进行了7期监测。监测结果显示,该镇耕地内共发现35个地表覆盖类别变化图斑,面积约258亩,其中6个图斑、12.7亩变化类别为人工建设的新增图斑,其余为种植物变化。该镇“非粮化”行为主要为花卉苗木、水果种植、挖塘养殖等,以及少量的抛荒。

试点工作还获取了全镇主要粮食作物的分布及面积,通过与基本农田及粮食生产功能区的套合分析,可以了解到章镇镇主要粮食作物为小麦、早稻、单季晚稻、双季晚稻。

重在应用,及时纠偏解难

“通过采取这样的监测手段,我们摸清了章镇镇耕地‘非农化’和‘非粮化’的基本情况,按照‘农田就是农田,而且必须是良田’的要求,初步应用了监测成果,以便更好地保护耕地,把饭碗牢牢端在自己的手中。”绍兴市自然资源和规划局上虞分局副局长邱云峰表示。

记者来到章镇镇新区村党群服务中心。这是一幢崭新的大楼,大楼边上一块新恢复原状的耕地,格外亮眼。

章镇镇自然资源所所长章志峰告诉记者,2021年,村里未经批准,在这块面积4.38亩的耕地上搭建了一座临时工棚。上虞分局利用监测成果,发现了这处未批先建的建筑物,立即给村里发了停工通知书和责令整改通知书,要求拆除临时工棚,恢复耕地原状。接到整改通知后,村里很快完成了整改。

章镇镇灵运村的山坡下,种粮大户在一年两熟的水田上仅仅种植一季,甚至还动了退租的念头。原来,这位种粮大户承租了灵运村几块总面积约5亩多的耕地。没承想,由于山上流下来的泉水和耕地内渗出来的水,导致耕地变成低产、半沼泽的“冷水田”,无法机械作业,而人工种植成本太高,种粮大户苦不堪言。2021年上半年,种了一季水稻后耕地便撂荒了。这一情况被上虞分局监测到。

如何解决这一难题?章镇镇农办主任宋烨提出两个解决方案:一是改善耕作条件;二是中止承包合同,由村集体收回耕地后种植玉米等旱作物。最终,村里改善了“冷水田”的耕作条件,种粮大户也继续在这里安心种粮。

章镇镇现有耕地6.1万亩,其中粮食生产功能区3.51万亩。“监测成果精准获取了耕地种植作物分布情况。”该镇副镇长王峥表示,下一步将深化“非农化”“非粮化”整治,加强和落实粮食生产功能区管护责任,努力扩大粮食种植面积。

上虞试点成果边应用边推广,为浙江省推行“田长制”、应用“耕地智保”进行了技术赋能。“去年,我们在全省推广应用了耕地覆盖类别智能变化检测技术,提取了全省耕地范围内的变化图斑,部分数据已应用到‘耕地智保’场景试点中,用于辅助掌握耕地变化动态。”王翠青说。

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