◎ 李風(fēng) 顧曉沁 梁爽

去年3月，浙江省紹興市上虞區(qū)章鎮(zhèn)鎮(zhèn)的田野里來(lái)了幾個(gè)陌生人，他們手持平板電腦，時(shí)而觀察四周，時(shí)而在電腦上對(duì)照衛(wèi)星遙感影像圖比劃著。

他們是浙江省測(cè)繪科學(xué)技術(shù)研究院自然資源監(jiān)測(cè)中心的技術(shù)人員。2021年2月，自然資源部確定在浙江開展耕地種植屬性監(jiān)測(cè)試點(diǎn)。試點(diǎn)工作由浙江省自然資源廳牽頭組織，紹興市自然資源和規(guī)劃局上虞分局承接實(shí)施，浙江省測(cè)繪科學(xué)技術(shù)研究院（自然資源浙江省衛(wèi)星應(yīng)用技術(shù)中心）負(fù)責(zé)技術(shù)攻關(guān)。

如何監(jiān)測(cè)？如何應(yīng)用監(jiān)測(cè)成果？日前，記者來(lái)到上虞一探究竟。

遏制“兩非”，掌握耕地實(shí)情

確保國(guó)家糧食安全，必須牢牢守住18億畝耕地紅線。浙江省委、省政府堅(jiān)決貫徹落實(shí)中央決策部署，出臺(tái)相關(guān)意見遏制耕地“非農(nóng)化”、基本農(nóng)田“非糧化”，要求各地結(jié)合第三次國(guó)土調(diào)查等最新成果，摸清耕地“非農(nóng)化”“非糧化”的類型、面積、分布，全面掌握真實(shí)現(xiàn)狀，登記造冊(cè)、上圖入庫(kù)，要“嚴(yán)格遏制新增、有序消化存量、嚴(yán)格制止耕地拋荒”。

在這一背景下，探索自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)技術(shù)方法體系，實(shí)現(xiàn)耕地范圍內(nèi)“糧”與“非糧”、“農(nóng)”與“非農(nóng)”圖斑的精細(xì)分類與動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，成為浙江自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)工作的題中之義。“浙江省擁有較好的工作基礎(chǔ)和技術(shù)積累，數(shù)據(jù)資源豐富，有強(qiáng)大的技術(shù)團(tuán)隊(duì)和裝備保障?！闭憬∽匀毁Y源廳自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)處處長(zhǎng)王翠青表示。

豐富的遙感影像資源為浙江開展耕地動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和作物精細(xì)化分類遙感監(jiān)測(cè)提供了數(shù)據(jù)支撐。目前，優(yōu)于2米空間分辨率光學(xué)影像已實(shí)現(xiàn)全省季度覆蓋，部分地區(qū)實(shí)現(xiàn)了月度覆蓋。0.5米影像上半年全省覆蓋一次，0.8米影像下半年全省覆蓋一次。

此外，浙江省級(jí)自然資源系統(tǒng)已建立涵蓋多用途無(wú)人機(jī)、多類型傳感器、多樣化地面采集設(shè)備的自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)裝備體系。航空遙感方面，已擁有60余架無(wú)人機(jī)，并引進(jìn)“彩虹四號(hào)”等系列高端無(wú)人機(jī)平臺(tái)，配置大型航攝儀、大型傾斜航攝儀、激光雷達(dá)、高光譜等多類型傳感器設(shè)備。地面遙感方面，建立了高光譜遙感監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)室，裝備可搭載于有人機(jī)、無(wú)人機(jī)，野外、室內(nèi)的全套高光譜成像儀，以及用于地面測(cè)量的全波段高分辨率地物光譜儀。外業(yè)采集方面，裝備有SSW-VI車載激光建模監(jiān)測(cè)平臺(tái)、車載移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)、全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)設(shè)備等大型裝備。

遙遠(yuǎn)“感知”，時(shí)時(shí)刻刻“找茬”

衛(wèi)星遙感技術(shù)雖然并不為人們所熟知，但它已走近尋常百姓的生產(chǎn)生活。如今，衛(wèi)星正將“目光”投向素有“虞南糧倉(cāng)”之稱的章鎮(zhèn)鎮(zhèn)，遙遠(yuǎn)地“感知”鎮(zhèn)上所有的耕地。

開展耕地“非農(nóng)化”與“非糧化”遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)體系構(gòu)建研究，是章鎮(zhèn)鎮(zhèn)試點(diǎn)的主要任務(wù)，即以衛(wèi)星遙感影像為主要數(shù)據(jù)源，利用自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)耕地覆蓋類別變化及耕地種植作物類別的提取與監(jiān)測(cè)，并形成一套可推廣可復(fù)制的技術(shù)成果。

“通俗地說(shuō)，就是借助信息化技術(shù)手段，及時(shí)準(zhǔn)確地掌握耕地‘非農(nóng)化’‘非糧化’行為?！闭憬y(cè)繪科學(xué)技術(shù)研究院技術(shù)人員王興坤說(shuō)，主要是結(jié)合多源多時(shí)相的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，采用人工智能技術(shù)，綜合利用耕地管理數(shù)據(jù)，進(jìn)行耕地精細(xì)化分類技術(shù)研究，實(shí)現(xiàn)耕地范圍內(nèi)“糧”與“非糧”、“農(nóng)”與“非農(nóng)”圖斑的精細(xì)分類與動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。

王興坤介紹，地表各類覆蓋物在遙感影像上的紋理、形狀、光譜特征都不相同。比如，遙感影像所顯示的紋理，完全不同于人們常見的樹木年輪或指紋，在作業(yè)人員眼中，水稻像一塊綠色的地毯，苗木猶如一片綠色的馬賽克，農(nóng)業(yè)大棚宛如一片白色波浪，水塘則是一片黑色的鏡面……光譜，簡(jiǎn)單來(lái)講就是地表的顏色，比如，春天盛開的油菜花，在圖斑中呈現(xiàn)鮮艷的黃色。

“你看這塊區(qū)域的紋理和顏色明顯和周圍不同，很可能種植了苗木?！蓖跖d坤放大一塊耕地遙感影像，記者看見一片平滑的綠色地毯中間出現(xiàn)了一小塊深綠色的馬賽克狀圖斑。“機(jī)器正是通過(guò)深度學(xué)習(xí)技術(shù)，判斷耕地是否存在被占用的情況，同時(shí)標(biāo)記出變化圖斑?！?/p>

據(jù)介紹，為快速、有效地獲取耕地“非糧化”“非農(nóng)化”的狀況，作業(yè)人員利用AI人工智能技術(shù)，構(gòu)建自動(dòng)化識(shí)別模型，通過(guò)影像的特征差異，經(jīng)過(guò)綜合分析，自動(dòng)提取耕地覆蓋類別變化，就可以辨別出人工建設(shè)、道路、坑塘、苗木、水稻、小麥、油菜等地表覆蓋物。

技術(shù)進(jìn)階，監(jiān)測(cè)精準(zhǔn)高效

截至3月18日，浙江省測(cè)繪科學(xué)技術(shù)研究院作業(yè)人員已完成試點(diǎn)地區(qū)耕地覆蓋類別變化和糧食種植作物分布的內(nèi)業(yè)提取及野外精度驗(yàn)證工作。

試點(diǎn)結(jié)果顯示，利用遙感監(jiān)測(cè)、智能提取技術(shù)，首先提高了耕地監(jiān)測(cè)的效率，無(wú)論是耕地覆蓋類別變化還是耕地種植作物類別，都可在很短的時(shí)間獲取;其次，提高了監(jiān)測(cè)的精度，耕地覆蓋類別變化識(shí)別準(zhǔn)確率達(dá)到80%以上，種植作物類別監(jiān)測(cè)提取準(zhǔn)確率總體達(dá)到80%。

現(xiàn)代技術(shù)的加持，讓耕地保護(hù)插上了信息化的“翅膀”。不過(guò)先進(jìn)的監(jiān)測(cè)技術(shù)，并非一蹴而就。

據(jù)介紹，十多年來(lái)，測(cè)繪監(jiān)測(cè)工作外業(yè)核查方式經(jīng)歷了三個(gè)階段變化。第一階段，作業(yè)人員攜帶紙質(zhì)圖件到野外核查，監(jiān)測(cè)方式原始、效率低，覆蓋不全面;第二階段，通過(guò)遙感技術(shù)實(shí)現(xiàn)比較全面的監(jiān)測(cè)，減少人工實(shí)地核查的工作量，但圖斑仍需逐個(gè)進(jìn)行人工判斷;第三階段，自然資源監(jiān)測(cè)技術(shù)不斷融合人工智能、深度學(xué)習(xí)等智能化分類方法，人工判斷工作量進(jìn)一步減少，為支撐耕地的高頻次、精細(xì)化監(jiān)測(cè)管控提供了高效的技術(shù)手段。

比如，章鎮(zhèn)鎮(zhèn)的水稻監(jiān)測(cè)，如果采用攜帶紙質(zhì)圖件到野外核查的方式，一名作業(yè)人員需要7天時(shí)間才能完成實(shí)地核實(shí)任務(wù)，而若是采取基于遙感影像和結(jié)合人工判斷的作業(yè)模式，只用3天就能完成內(nèi)業(yè)提取和外業(yè)核實(shí)工作。

試點(diǎn)工作開展以來(lái)，作業(yè)人員對(duì)章鎮(zhèn)鎮(zhèn)的耕地進(jìn)行了7期監(jiān)測(cè)，共發(fā)現(xiàn)35個(gè)地表覆蓋類別變化圖斑約258畝，其中6個(gè)圖斑、12.7畝變化類別為人工建設(shè)的新增圖斑，其余為種植物變化。該鎮(zhèn)“非糧化”行為主要為花卉苗木、水果種植等，以及少量的拋荒。

試點(diǎn)工作還獲取了全鎮(zhèn)主要糧食作物的分布及面積，通過(guò)與基本農(nóng)田及糧食生產(chǎn)功能區(qū)的套合分析，可了解到章鎮(zhèn)鎮(zhèn)主要糧食作物為小麥、早稻、單季晚稻、雙季晚稻。

重在應(yīng)用，及時(shí)糾偏解難

“通過(guò)采取這樣的監(jiān)測(cè)手段，摸清了章鎮(zhèn)鎮(zhèn)耕地的基本情況，按照‘農(nóng)田就是農(nóng)田，而且必須是良田’的要求，初步應(yīng)用了監(jiān)測(cè)成果，以便更好地保護(hù)耕地，把飯碗牢牢端在自己手中?！苯B興市自然資源和規(guī)劃局上虞分局副局長(zhǎng)邱云峰說(shuō)。

記者來(lái)到章鎮(zhèn)鎮(zhèn)新區(qū)村黨群服務(wù)中心。這是一幢嶄新的大樓，邊上一塊新恢復(fù)原狀的耕地，格外亮眼。章鎮(zhèn)鎮(zhèn)自然資源所所長(zhǎng)章志峰告訴記者，2021年，村里未經(jīng)批準(zhǔn)，在這塊面積4.38畝的耕地上搭建了一座臨時(shí)工棚。上虞分局利用監(jiān)測(cè)成果，發(fā)現(xiàn)了這處未批先建的建筑物，立即給村里發(fā)了停工通知書和責(zé)令整改通知書，要求拆除臨時(shí)工棚，恢復(fù)耕地原狀。接到整改通知后，村里很快完成了整改。

章鎮(zhèn)鎮(zhèn)靈運(yùn)村的山坡下，種糧大戶在一年兩熟的水田上僅僅種植一季，甚至還動(dòng)了退租的念頭。原來(lái)，這位種糧大戶承租了靈運(yùn)村幾塊總面積約5畝多的耕地。沒承想，由于山上流下來(lái)的泉水和耕地內(nèi)滲出來(lái)的水，導(dǎo)致耕地變成低產(chǎn)、半沼澤的“冷水田”，無(wú)法機(jī)械作業(yè)，而人工種植成本太高，種糧大戶苦不堪言。2021年上半年，種了一季水稻后耕地便撂荒了。這一情況被上虞分局監(jiān)測(cè)到。

如何解決這一難題？章鎮(zhèn)鎮(zhèn)農(nóng)辦主任宋燁提出兩個(gè)解決方案：一是改善耕作條件;二是中止承包合同，由村集體收回耕地后種植玉米等旱作物。最終，村里改善了“冷水田”的耕作條件，種糧大戶也繼續(xù)在這里安心種糧。

章鎮(zhèn)鎮(zhèn)現(xiàn)有耕地6.1萬(wàn)畝，其中糧食生產(chǎn)功能區(qū)3.51萬(wàn)畝。“監(jiān)測(cè)成果精準(zhǔn)獲取了耕地種植作物分布情況。”該鎮(zhèn)副鎮(zhèn)長(zhǎng)王崢表示，下一步將深化“非農(nóng)化”“非糧化”整治，加強(qiáng)和落實(shí)糧食生產(chǎn)功能區(qū)管護(hù)責(zé)任，努力擴(kuò)大糧食種植面積。

上虞試點(diǎn)成果邊應(yīng)用邊推廣，為浙江省推行“田長(zhǎng)制”、應(yīng)用“耕地智?！边M(jìn)行了技術(shù)賦能?！叭ツ?，我們?cè)谌⊥茝V應(yīng)用了耕地覆蓋類別智能變化檢測(cè)技術(shù)，提取了全省耕地范圍內(nèi)的變化圖斑，部分?jǐn)?shù)據(jù)已應(yīng)用到‘耕地智?！瘓?chǎng)景試點(diǎn)中，用于輔助掌握耕地變化動(dòng)態(tài)?！蓖醮淝嗾f(shuō)。