郭海京，鐘遠(yuǎn)軍，楊娜娜

1. 廣東省國(guó)土資源測(cè)繪院，廣州 510663；

2. 自然資源部華南熱帶亞熱帶自然資源監(jiān)測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510663；

3. 廣東省自然資源科技協(xié)同創(chuàng)新中心，廣州 510663

1 引 言

建設(shè)生態(tài)文明，是關(guān)系人民福祉、關(guān)乎民族未來(lái)的長(zhǎng)遠(yuǎn)大計(jì)。2018 年，中共中央印發(fā)《深化黨和國(guó)家機(jī)構(gòu)改革方案》組建自然資源部，履行“兩統(tǒng)一”職責(zé)，為逐步實(shí)現(xiàn)山水林田湖草整體保護(hù)、系統(tǒng)修復(fù)、綜合治理提供基礎(chǔ)支撐（宋馬林等，2022）。2019 年10 月，黨的十九屆四中全會(huì)要求“加快建立自然資源統(tǒng)一調(diào)查、評(píng)價(jià)、監(jiān)測(cè)制度，健全自然資源監(jiān)管體制”（宋馬林等，2022）。2020 年1 月，自然資源部印發(fā)《自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)體系構(gòu)建總體方案》，明確自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)體系構(gòu)建的目標(biāo)任務(wù)和工作內(nèi)容。統(tǒng)籌山水林田湖草等各類自然資源的整體保護(hù)、系統(tǒng)修復(fù)和綜合治理，對(duì)我國(guó)國(guó)土資源的長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展起著重要作用（丁憶等，2021）。多年來(lái)，國(guó)家和地方組織實(shí)施了形式多樣、不同層次的調(diào)查評(píng)價(jià)、監(jiān)測(cè)評(píng)估工程，以摸清發(fā)展的地理空間條件，但由于人們對(duì)時(shí)空信息賦能高質(zhì)量發(fā)展的基礎(chǔ)研究相對(duì)薄弱，亟需理清其實(shí)現(xiàn)路徑（陳軍等，2023，2022a）。

深度學(xué)習(xí)和信息化等數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，為高效、快速地掌握各類自然資源變化情況提供了新的解決方式（王詩(shī)洋等，2021）。為解決傳統(tǒng)調(diào)查監(jiān)測(cè)模式效率低、業(yè)務(wù)協(xié)同能力不高、信息化手段應(yīng)用不足，以及各類自然資源變化發(fā)現(xiàn)慢、識(shí)別不準(zhǔn)、查不全等瓶頸難題（閆利等，2022），2022 年初廣東省自然資源廳印發(fā)《廣東省自然資源調(diào)查評(píng)價(jià)監(jiān)測(cè)體系建設(shè)方案（2021—2025 年）》，提出建設(shè)千萬(wàn)級(jí)廣東省自然資源綜合解譯樣本庫(kù)和綜合感知服務(wù)系統(tǒng)，構(gòu)建省市縣三級(jí)聯(lián)動(dòng)協(xié)同的自然資源常態(tài)化監(jiān)測(cè)新模式。自然資源常態(tài)化監(jiān)測(cè)作為廣東省自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)體系中重要的中樞節(jié)點(diǎn)和創(chuàng)新路徑，如何構(gòu)建高效、快捷、及時(shí)的監(jiān)測(cè)新模式，動(dòng)態(tài)掌握自然資源變化情況，是有效實(shí)施全省自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)工作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文根據(jù)梅州市大埔縣、惠州市大亞灣開(kāi)發(fā)區(qū)、江門(mén)市新會(huì)區(qū)三個(gè)自然資源常態(tài)化監(jiān)測(cè)試點(diǎn)區(qū)域工作的開(kāi)展情況，梳理優(yōu)化和完善技術(shù)路線、工作模式，為全面推進(jìn)廣東省自然資源常態(tài)化監(jiān)測(cè)工作積累經(jīng)驗(yàn)。

2 工作基礎(chǔ)及存在問(wèn)題

2.1 工作基礎(chǔ)

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)方面，詳見(jiàn)表1。一是完成了國(guó)土（土地）調(diào)查與年度變更、森林資源二類調(diào)查和森林資源管理“一張圖”更新、濕地資源調(diào)查、水資源調(diào)查評(píng)價(jià)、海洋資源調(diào)查及海岸線修測(cè)、礦產(chǎn)資源國(guó)情調(diào)查、地理國(guó)情普查及地理國(guó)情監(jiān)測(cè)等工作，具有豐富的調(diào)查監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（葉遠(yuǎn)智等，2019；周俊超等，2021）。二是依托自然資源廣東省衛(wèi)星應(yīng)用技術(shù)中心，持續(xù)匯聚來(lái)自自然資源部國(guó)土衛(wèi)星遙感應(yīng)用中心、國(guó)家衛(wèi)星海洋應(yīng)用中心、中國(guó)資源衛(wèi)星應(yīng)用中心及商業(yè)采購(gòu)等途徑獲取的多源多尺度衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)，為調(diào)查監(jiān)測(cè)提供充足的影像數(shù)據(jù)。三是2020~2021 年在廣州市南沙區(qū)、江門(mén)市臺(tái)山市開(kāi)展的試點(diǎn)工作，為全省調(diào)查監(jiān)測(cè)的全面鋪開(kāi)提供組織實(shí)施、技術(shù)重構(gòu)等經(jīng)驗(yàn)。

表1 廣東省自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)Tab.1 History of natural resources investigation and monitoring in Guangdong Province

技術(shù)積累方面，一是采用“調(diào)查、核查、建庫(kù)一體化”的國(guó)土變更調(diào)查新模式，建設(shè)了第三次全國(guó)國(guó)土調(diào)查廣東省外業(yè)調(diào)查及舉證系統(tǒng)等。二是引進(jìn)了先進(jìn)的多源遙感影像處理系統(tǒng)，初步具備基于深度學(xué)習(xí)的衛(wèi)星遙感影像智能解譯能力。三是基于國(guó)土資源“一張圖”數(shù)據(jù)，共享接入政務(wù)云平臺(tái)的地理信息、企業(yè)法人等數(shù)據(jù)，建設(shè)了國(guó)土資源監(jiān)管數(shù)據(jù)共享與交換中心，為省直屬事業(yè)單位、市縣相關(guān)業(yè)務(wù)管理部門(mén)和“數(shù)字政府”提供了共享服務(wù)。四是建成了自然資源一體化數(shù)據(jù)庫(kù)和政務(wù)管理與服務(wù)平臺(tái)，初步實(shí)現(xiàn)了海量多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的高效存儲(chǔ)和集成化管理。

2.2 亟待解決的問(wèn)題

1）地類監(jiān)測(cè)難度大

廣東省地處改革開(kāi)放前沿，人類活動(dòng)集聚、土地開(kāi)發(fā)利用強(qiáng)度大，資源覆蓋類型變化速度快，廣東省又屬華南熱帶亞熱帶氣候，天氣多云多雨（年平均云量約63%），形成具有顯著地域特征的自然資源稟賦。一是國(guó)土“三調(diào)”廣東省總圖斑數(shù)為1182萬(wàn)個(gè)，2020 年變更調(diào)查下發(fā)監(jiān)測(cè)圖斑21 萬(wàn)個(gè)，2021年是26 萬(wàn)個(gè)，2022 年激增至94 萬(wàn)個(gè)，地類變化量巨大。二是廣東省地形復(fù)雜，丘陵較多，資源類型豐富，因此圖斑細(xì)碎，尤其是耕地圖斑，全省5 畝（1 畝≈666.67 m2）以下耕地圖斑數(shù)量約占耕地總圖斑數(shù)的52%，但面積僅占耕地總面積的6%左右。三是遙感影像覆蓋方面，2022 年全省二、三季度優(yōu)于2 m 影像覆蓋率平均不足60%，最低月份僅為5%，難以滿足全域覆蓋的調(diào)查監(jiān)測(cè)需求。廣東省獨(dú)特的自然資源稟賦導(dǎo)致傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)源覆蓋率較低，地類監(jiān)測(cè)工作難度大等問(wèn)題（楊娜娜等，2021）。

2）支撐精細(xì)化管理不足

新形勢(shì)和要求下，各類自然資源管理業(yè)務(wù)對(duì)調(diào)查監(jiān)測(cè)的精度和頻次要求更高更密，各類圖斑最小上圖面積均縮小，監(jiān)測(cè)對(duì)象變?yōu)樽匀毁Y源全要素（吳鳳敏等，2019）。一是以往的國(guó)土變更調(diào)查在時(shí)間上為每年一次，尤其是涉及耕地的種植情況，沒(méi)有及時(shí)、高效發(fā)現(xiàn)自然資源全年地類變化，無(wú)法支撐耕地保護(hù)、墾造水田、拆舊復(fù)墾等自然資源監(jiān)測(cè)監(jiān)管業(yè)務(wù)。二是以往的國(guó)土變更調(diào)查在地類上僅注重建設(shè)用地的變化，無(wú)法體現(xiàn)耕地、園地、林地等自然資源全要素地類的變化情況，導(dǎo)致法定現(xiàn)狀數(shù)據(jù)無(wú)法準(zhǔn)確反映各項(xiàng)自然資源管理工作成效（周濤和周長(zhǎng)增，2022）。三是為減輕年底國(guó)土變更調(diào)查壓力，2022 年開(kāi)始自然資源部要求開(kāi)展日常變更工作。四是國(guó)家衛(wèi)片執(zhí)法要求月度核查、耕地動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)要求一年四次，且都將以國(guó)土變更調(diào)查為基礎(chǔ)，而當(dāng)前調(diào)查監(jiān)測(cè)的頻率低、周期長(zhǎng)，難以滿足自然資源業(yè)務(wù)精細(xì)化管理需求。

3）業(yè)務(wù)協(xié)同程度不夠

調(diào)查監(jiān)測(cè)作為支撐自然資源管理的基礎(chǔ)性、前置性工作，需要加強(qiáng)與其他各項(xiàng)業(yè)務(wù)管理活動(dòng)的精準(zhǔn)對(duì)接、雙向反饋（葛良勝和夏銳，2020；陳根良等，2021）。目前，廣東省在自然資源統(tǒng)一調(diào)查監(jiān)測(cè)體系建設(shè)完善之前，工作的開(kāi)展及成果應(yīng)用依然存在不少問(wèn)題。一是地理國(guó)情監(jiān)測(cè)工作中涉及的專題監(jiān)測(cè)，與當(dāng)下自然資源中心工作沒(méi)有完全貼合；二是之前開(kāi)展的監(jiān)測(cè)工作較為零散，未能將內(nèi)部各類業(yè)務(wù)管理數(shù)據(jù)串聯(lián)整合，形成自然資源治理合力，存在“兩張皮”的現(xiàn)象；三是沒(méi)有充分利用業(yè)務(wù)管理數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)圖斑的地類情況動(dòng)態(tài)更新。這些問(wèn)題導(dǎo)致部門(mén)間項(xiàng)目建設(shè)交叉重復(fù)，數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，應(yīng)用深度不全面，人力和資金浪費(fèi)等問(wèn)題。

4）新技術(shù)應(yīng)用有限

目前，廣東省人工智能和信息化技術(shù)已在執(zhí)法和耕保等自然資源領(lǐng)域得到初步應(yīng)用，但在自然資源全業(yè)務(wù)、全流程監(jiān)測(cè)監(jiān)管中的應(yīng)用程度有限，不能滿足“真實(shí)、準(zhǔn)確、可靠”的要求（張毅，2021；自然資源部自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)司，2022）。一是現(xiàn)有技術(shù)手段落后，變化監(jiān)測(cè)、地類識(shí)別等工作難度大、效率低，不論是國(guó)土“三調(diào)”還是每年的地理國(guó)情監(jiān)測(cè)，都耗費(fèi)了大量的人力、物力和時(shí)間（陳軍等，2022b）。二是由于當(dāng)前智能解譯技術(shù)圖斑提取的準(zhǔn)確率低，急需建設(shè)大規(guī)模、多類型、多尺度、具有廣東特色的綜合解譯樣本庫(kù)，提升數(shù)據(jù)質(zhì)量和工作效率，打通研發(fā)與落地應(yīng)用的最后一公里。三是信息化應(yīng)用能力不能滿足自然資源全要素調(diào)查監(jiān)測(cè)和業(yè)務(wù)定制等信息化需求（張繼賢等，2021）。

3 廣東省常態(tài)化監(jiān)測(cè)的技術(shù)流程

廣東省構(gòu)建的高效、快捷、及時(shí)自然資源常態(tài)化監(jiān)測(cè)新模式，如圖1 所示。充分利用人工智能和信息化等高新技術(shù)，基于廣東省自然資源綜合感知服務(wù)系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱綜合感知系統(tǒng)），以全省自然資源全地類為對(duì)象，以業(yè)務(wù)管理需求為導(dǎo)向，以自然資源業(yè)務(wù)管理數(shù)據(jù)為主體、以空天地立體監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為輔助，以月度為單位，快速發(fā)現(xiàn)自然資源變化圖斑，并集成在綜合感知系統(tǒng)中；重點(diǎn)圍繞耕地保護(hù)、執(zhí)法監(jiān)督、生態(tài)修復(fù)等業(yè)務(wù)，對(duì)不同業(yè)務(wù)類型的變化圖斑，通過(guò)省市縣多級(jí)聯(lián)動(dòng)、內(nèi)外業(yè)一體化監(jiān)測(cè)等方式，完成常態(tài)化監(jiān)測(cè)圖斑核查與處置，動(dòng)態(tài)、真實(shí)地掌握自然資源變化情況，檢驗(yàn)本地區(qū)自然資源管理成效；根據(jù)全省耕地流入流出、新增建設(shè)用地等重點(diǎn)地類變化情況，完成成果統(tǒng)計(jì)分析與展示，并自動(dòng)生成常態(tài)化監(jiān)測(cè)月報(bào)，對(duì)于需要整改的情況及時(shí)預(yù)警，確保耕地年度“進(jìn)出平衡”。

圖1 常態(tài)化監(jiān)測(cè)技術(shù)路線Fig.1 Technical route of normalized monitoring

3.1 綜合感知數(shù)據(jù)匯集

省級(jí)匯集衛(wèi)星遙感影像、合成孔徑雷達(dá)（synthetic aperture radar，SAR）影像、航空影像、監(jiān)控視頻等感知數(shù)據(jù)及執(zhí)法監(jiān)測(cè)、耕地保護(hù)、用地審批等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，綜合選取監(jiān)測(cè)影像。在選取影像時(shí)，以最新的優(yōu)于1 m 和優(yōu)于2 m 分辨率的遙感影像為主，包括國(guó)家常規(guī)推送的公益衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)。其中，1 m分辨率衛(wèi)星遙感影像主要包括GF-2 和GF-7 等類型，2 m 分辨率衛(wèi)星遙感影像主要包括ZY3-01/02/03、ZY1-02C、GF-1 和GF-6 等類型；省級(jí)補(bǔ)充商業(yè)采購(gòu)影像，包括每年覆蓋全省的商業(yè)采購(gòu)0.5 m 衛(wèi)星遙感影像和每季度有效覆蓋全省超85%范圍商業(yè)采購(gòu)優(yōu)于1 m 衛(wèi)星遙感影像。并結(jié)合商業(yè)采購(gòu)的雨季月度全省覆蓋的3 m SAR 影像（主要用于提取建筑物等變化信息）、視頻攝像頭，以及自然資源業(yè)務(wù)管理等數(shù)據(jù)。

3.2 變化圖斑發(fā)現(xiàn)

常態(tài)化監(jiān)測(cè)結(jié)合每月即時(shí)匯集的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，提取變化圖斑，實(shí)現(xiàn)即時(shí)監(jiān)測(cè)。主要步驟如圖2 所示。

圖2 變化圖斑提取流程Fig.2 Extracting flow of the changed polygon object

（1）變化圖斑自動(dòng)提取。結(jié)合遙感影像、視頻監(jiān)控及移動(dòng)視頻等數(shù)據(jù)，基于自動(dòng)變化檢測(cè)能力，對(duì)比當(dāng)期數(shù)據(jù)與基期數(shù)據(jù)，依據(jù)米級(jí)、亞米級(jí)遙感影像紋理結(jié)構(gòu)和光譜信息的一致性與差異性特征，以及土地利用類型和分布區(qū)位等要素，采用機(jī)器學(xué)習(xí)方法自動(dòng)提取疑似變化圖斑，并通過(guò)多時(shí)相重復(fù)檢測(cè)、消除重復(fù)圖斑等方法進(jìn)一步提升變化檢測(cè)精度。對(duì)軟件提取的疑似變化圖斑進(jìn)行后處理，同時(shí)對(duì)疑似變化圖斑邊界進(jìn)行自動(dòng)修正，減少鋸齒線條，形成軟件智能提取的疑似變化圖斑集。

（2）圖斑分級(jí)與標(biāo)識(shí)。開(kāi)展疑似變化圖斑與業(yè)務(wù)的關(guān)聯(lián)分析，通過(guò)疊加疑似變化圖斑與自然資源業(yè)務(wù)管理數(shù)據(jù)，研判變化圖斑的關(guān)聯(lián)業(yè)務(wù)，分析標(biāo)識(shí)變化圖斑需要監(jiān)測(cè)的內(nèi)容與頻率。

（3）人機(jī)交互的內(nèi)業(yè)綜合檢核分析。結(jié)合年度國(guó)土變更調(diào)查數(shù)據(jù)成果、國(guó)家下發(fā)衛(wèi)片執(zhí)法圖斑等相關(guān)資料，通過(guò)疊加高分辨率遙感影像、業(yè)務(wù)管理數(shù)據(jù)和歷史調(diào)查監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)自動(dòng)提取的疑似變化圖斑和業(yè)務(wù)審批、備案、更新的新增圖斑，進(jìn)行篩查檢核，修正圖斑邊界，標(biāo)注圖斑屬性，剔除季節(jié)性變化、耕地內(nèi)地膜變化、同一地物色彩變化等偽變化圖斑；利用字段賦值工具，對(duì)圖斑字段進(jìn)行規(guī)范化、統(tǒng)一化處理；通過(guò)數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查，最終形成常態(tài)化監(jiān)測(cè)變化圖斑數(shù)據(jù)成果。

3.3 變化圖斑處置

省級(jí)每月5 日定期更新綜合感知系統(tǒng)中的變化圖斑，地方在綜合感知系統(tǒng)中對(duì)變化圖斑進(jìn)行領(lǐng)取，應(yīng)用于所需業(yè)務(wù)處置。根據(jù)輕重緩急、重點(diǎn)先行的原則，地方對(duì)不同類型的圖斑采取不同的處置方式（表2），完成“月清”任務(wù)。 當(dāng)變化圖斑與部衛(wèi)片執(zhí)法圖斑和耕地衛(wèi)片監(jiān)督圖斑相交時(shí)，若衛(wèi)片執(zhí)法、耕地衛(wèi)片監(jiān)督已完成外業(yè)核查舉證工作且現(xiàn)狀未發(fā)生新的變化，則直接遷移其舉證材料，不再重復(fù)外業(yè)調(diào)查；否則，按照現(xiàn)狀調(diào)查舉證。

表2 變化圖斑處置要求表Tab.2 Table of disposal requirements for changed polygon object

3.4 省市縣三級(jí)審核

結(jié)合最新的遙感影像及年度國(guó)土變更調(diào)查成果，由省、市、縣三級(jí)逐級(jí)對(duì)外業(yè)核查上報(bào)的舉證照片和附件等信息進(jìn)行審核，確保其真實(shí)性和準(zhǔn)確性。其中，地方審核方式可由市級(jí)統(tǒng)一組織，也可采用以縣級(jí)為主體、市級(jí)復(fù)核確認(rèn)的形式開(kāi)展。省級(jí)審核通過(guò)的圖斑，將形成審核數(shù)據(jù)集，進(jìn)入常態(tài)化監(jiān)測(cè)工作庫(kù)；審核不通過(guò)的圖斑，由市縣重新進(jìn)行實(shí)地核查舉證與上報(bào)。

3.5 處置結(jié)果回流

對(duì)于通過(guò)省級(jí)審核的圖斑，處置結(jié)果直接回流至常態(tài)化監(jiān)測(cè)工作庫(kù)。對(duì)需整改的違法圖斑，由執(zhí)法部門(mén)明確整改措施和整改時(shí)限，及時(shí)組織整改，整改到位后，將圖斑轉(zhuǎn)交調(diào)查部門(mén)按照年度國(guó)土變更調(diào)查的規(guī)則進(jìn)行調(diào)查舉證，整改結(jié)果回流到常態(tài)化監(jiān)測(cè)工作庫(kù)；對(duì)于地方未完成整改或未響應(yīng)圖斑，持續(xù)跟蹤監(jiān)測(cè)，在年度國(guó)土變更調(diào)查中結(jié)合工作需要，作為補(bǔ)充核實(shí)圖斑下發(fā)地方調(diào)查舉證；對(duì)未完成整改的圖斑以及推（堆）土圖斑等情況，進(jìn)行“季度”核查，持續(xù)跟蹤圖斑，直至“銷號(hào)”為止。

3.6 監(jiān)測(cè)成果應(yīng)用

以常態(tài)化監(jiān)測(cè)工作庫(kù)為基礎(chǔ)，利用綜合感知系統(tǒng)進(jìn)行成果統(tǒng)計(jì)分析與展示，自動(dòng)生成當(dāng)月常態(tài)化監(jiān)測(cè)月報(bào)，推送至省廳各相關(guān)處室和各地級(jí)以上市自然資源主管部門(mén)，并通報(bào)響應(yīng)率在全省排名靠后的地區(qū)，及時(shí)預(yù)警耕地、建設(shè)用地、閑置用地等重點(diǎn)地類情況。對(duì)于需要整改的情況，及時(shí)整改，避免納入年底國(guó)土變更調(diào)查和第二年的衛(wèi)片執(zhí)法中，確保耕地年度“進(jìn)出平衡”等。此外，結(jié)合不同業(yè)務(wù)專題需求，將常態(tài)化監(jiān)測(cè)成果應(yīng)用于業(yè)務(wù)管理工作中，真正達(dá)到“一次監(jiān)測(cè)、多個(gè)專題、N種應(yīng)用”的目的。

4 關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)及能力建設(shè)

4.1 自動(dòng)變化檢測(cè)

自動(dòng)變化檢測(cè)能力是整個(gè)常態(tài)化監(jiān)測(cè)工作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，用于快速自動(dòng)提取自然資源變化圖斑，解決傳統(tǒng)調(diào)查監(jiān)測(cè)效率低、費(fèi)時(shí)費(fèi)力等問(wèn)題（王碩等，2021）；并支撐建設(shè)用地批后監(jiān)管、耕地保護(hù)、土地執(zhí)法等應(yīng)用。技術(shù)思路如圖3 所示。

圖3 自動(dòng)變化檢測(cè)技術(shù)思路Fig.3 Technical scheme of automatic change detection

（1）利用多分辨率數(shù)字正射影像、視頻、照片、SAR 等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和國(guó)土“三調(diào)”數(shù)據(jù)、地理國(guó)情監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、數(shù)字高程模型、衛(wèi)片執(zhí)法數(shù)據(jù)等輔助數(shù)據(jù)，按照統(tǒng)一方式組織數(shù)據(jù)，構(gòu)建綜合解譯樣本庫(kù)。通過(guò)人工標(biāo)注、半自動(dòng)（或自動(dòng)標(biāo)注）等手段，進(jìn)行樣本標(biāo)簽采集，匯聚形成多類別樣本庫(kù)。

（2）針對(duì)不同業(yè)務(wù)應(yīng)用場(chǎng)景變化檢測(cè)需求，篩選出滿足業(yè)務(wù)需求的樣本，進(jìn)行模型訓(xùn)練，研發(fā)自動(dòng)變化檢測(cè)工具，開(kāi)展針對(duì)具體業(yè)務(wù)的自動(dòng)變化檢測(cè)應(yīng)用，快速獲取自然資源變化線索，實(shí)現(xiàn)常態(tài)化監(jiān)測(cè)變化信息的動(dòng)態(tài)、快速發(fā)現(xiàn)。

（3）對(duì)應(yīng)用過(guò)程中容易出現(xiàn)的錯(cuò)誤分類圖斑，及時(shí)修正，更新到樣本庫(kù)，持續(xù)更新補(bǔ)充樣本，形成“采集—訓(xùn)練—解譯—修正—采集”樣本動(dòng)態(tài)采集循環(huán)模式，即時(shí)優(yōu)化樣本；優(yōu)化后的樣本又進(jìn)一步推動(dòng)模型迭代優(yōu)化，獲得新的模型參數(shù)，不斷促進(jìn)應(yīng)用模型解譯效果提升，形成樣本庫(kù)與應(yīng)用模型優(yōu)化閉環(huán)。

目前，自動(dòng)變化檢測(cè)能力已經(jīng)應(yīng)用于全省常態(tài)化監(jiān)測(cè)變化圖斑生產(chǎn)實(shí)踐中，并在以下五個(gè)方面取得了進(jìn)展。

（1）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)方面。為統(tǒng)一樣本庫(kù)分類標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一作業(yè)要求，參與編制《地理人工智能樣本數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)規(guī)范》（行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）和《廣東省自然資源智能解譯樣本分類（米級(jí)、亞米級(jí)衛(wèi)星遙感影像）》（地方標(biāo)準(zhǔn)）。

（2）樣本生產(chǎn)方面。結(jié)合廣東省業(yè)務(wù)場(chǎng)景、數(shù)據(jù)源、地理環(huán)境、時(shí)間季節(jié)等因素，構(gòu)建了大規(guī)模、多類型、多尺度的綜合解譯樣本庫(kù)。目前已生產(chǎn)樣本數(shù)量達(dá)到千萬(wàn)級(jí)，包括變化檢測(cè)、語(yǔ)義分割、目標(biāo)識(shí)別及場(chǎng)景分類等類型樣本。

（3）模型訓(xùn)練方面。形成全要素變化檢測(cè)、建筑物變化檢測(cè)、多要素語(yǔ)義分割和視頻預(yù)警模型等17 個(gè)成熟的智能解譯模型和專題模型，用于智能檢測(cè)全要素地類變化情況。

（4）檢測(cè)精度梳理方面。共梳理出90 余種變化類型，并細(xì)化各類型的精度評(píng)價(jià)。其中，耕地“非農(nóng)化”、新增建設(shè)用地、新增耕地等情況的查全率均達(dá)到90%以上，但耕地“非糧化”的查全率較低。針對(duì)耕地變?yōu)閳@林草等類型精度較低的情況，分別利用先驗(yàn)知識(shí)結(jié)合語(yǔ)義分割模型、耕地專題變化檢測(cè)模型等技術(shù)手段進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化后的精度可提高約7%左右。

（5）變化檢測(cè)效率方面。使用“智能提取+人工干預(yù)”的圖斑處置方式，正常情況下，單日處理影像50 幅左右，用時(shí)5.4 h；高峰時(shí)段，單日處理影像200 幅左右，用時(shí)約20.5 h。1 臺(tái)A100 算力服務(wù)器（8 卡）提取一次廣東省全域變化圖斑耗時(shí)28 h，平均一個(gè)縣（1500 km2）約1.5 h，監(jiān)測(cè)作業(yè)效率可達(dá)170 km2/（人·天），比純?nèi)斯D斑處置最高效率70 km2/（人·天）提升了2.4 倍。

4.2 變化圖斑分級(jí)與標(biāo)識(shí)

為便于后續(xù)開(kāi)展變化圖斑處置、統(tǒng)計(jì)分析等工作，圍繞自然資源管理業(yè)務(wù)監(jiān)測(cè)需求，分門(mén)別類對(duì)變化圖斑進(jìn)行分級(jí)與標(biāo)識(shí)，如圖4 所示。

圖4 變化圖斑分級(jí)標(biāo)識(shí)流程Fig.4 Grading and marking flow of changed polygon object

（1）將變化圖斑分為疑似耕地“非農(nóng)化”圖斑、疑似耕地“非糧化”圖斑、新增耕地圖斑、專項(xiàng)業(yè)務(wù)圖斑、涉林圖斑及其他圖斑等，詳見(jiàn)表2。

（2）變化圖斑標(biāo)識(shí)主要包括以下內(nèi)容：①基于年度國(guó)土變更調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)變化圖斑進(jìn)行年度國(guó)土變更調(diào)查地類標(biāo)識(shí)；②根據(jù)土地利用總體規(guī)劃、永久基本農(nóng)田、生態(tài)保護(hù)紅線等數(shù)據(jù)，對(duì)變化圖斑進(jìn)行規(guī)劃信息標(biāo)識(shí)；③根據(jù)批地、供地、備案設(shè)施農(nóng)業(yè)用地、臨時(shí)用地等數(shù)據(jù)，對(duì)變化圖斑進(jìn)行用地信息標(biāo)識(shí)；④根據(jù)業(yè)務(wù)需求對(duì)變化圖斑進(jìn)行業(yè)務(wù)類型標(biāo)識(shí)。

4.3 綜合感知系統(tǒng)建設(shè)

綜合感知系統(tǒng)以提升自然資源全域調(diào)查、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警為目標(biāo)，以自然資源管理業(yè)務(wù)需求為導(dǎo)向，充分利用空間信息、人工智能、通信技術(shù)及物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)手段，通過(guò)構(gòu)建“綜合集成、點(diǎn)面結(jié)合、動(dòng)態(tài)協(xié)同”的感知網(wǎng)絡(luò)和集智能分析、資源調(diào)度、業(yè)務(wù)協(xié)同、持續(xù)跟蹤、綜合展示一體的監(jiān)測(cè)指揮樞紐，打造自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)前端數(shù)據(jù)采集核查的統(tǒng)一入口，全方位提升數(shù)據(jù)采集供給能力，形成自然資源全域、全要素、全鏈條監(jiān)測(cè)能力和高精度、即時(shí)快捷的常態(tài)化監(jiān)測(cè)應(yīng)用支撐能力，擦亮自然資源監(jiān)測(cè)監(jiān)管的“慧眼”。

如圖5 所示，綜合感知系統(tǒng)不僅整合了廣東省自然資源在線巡查系統(tǒng)的功能，同時(shí)針對(duì)自然資源管理業(yè)務(wù)前端數(shù)據(jù)采集需求，建設(shè)面向自然資源業(yè)務(wù)管理前端數(shù)據(jù)采集的統(tǒng)一入口，實(shí)現(xiàn)自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)多端數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)獲取能力。系統(tǒng)包括感知匯集子系統(tǒng)、變化檢測(cè)子系統(tǒng)、圖斑分級(jí)標(biāo)識(shí)子系統(tǒng)、協(xié)同調(diào)查子系統(tǒng)、成果管理子系統(tǒng)及運(yùn)維管理子系統(tǒng)六個(gè)主題，服務(wù)于全域監(jiān)測(cè)、專題重點(diǎn)檢測(cè)、業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)監(jiān)測(cè)和應(yīng)急監(jiān)測(cè)等業(yè)務(wù)。系統(tǒng)具體建設(shè)內(nèi)容如下：

圖5 綜合感知系統(tǒng)界面Fig.5 Interface of Guangdong natural resources comprehensive perception service system

（1）數(shù)據(jù)匯集共享能力，接入視頻數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)和傳感器數(shù)據(jù)，以接口共享、服務(wù)發(fā)布等方式進(jìn)行數(shù)據(jù)共享，實(shí)現(xiàn)面向自然資源不同類型感知數(shù)據(jù)的匯集和共享能力；

（2）變化檢測(cè)能力，實(shí)現(xiàn)自然資源地類的自動(dòng)提取以及疑似變化圖斑自動(dòng)識(shí)別；

（3）關(guān)聯(lián)分析能力，構(gòu)建衛(wèi)片執(zhí)法、耕地保護(hù)、日常變更調(diào)查等業(yè)務(wù)分析模型，輔助變化圖斑信息精準(zhǔn)推送；

（4）任務(wù)調(diào)度核查能力，實(shí)地核查任務(wù)的管理、任務(wù)的推送、任務(wù)執(zhí)行結(jié)果的管理等，提高外業(yè)核查效率，服務(wù)常態(tài)化監(jiān)測(cè)。

5 試點(diǎn)實(shí)踐

2022年6~9月，根據(jù)全省地域特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)條件，選取江門(mén)市新會(huì)區(qū)、惠州市大亞灣開(kāi)發(fā)區(qū)、梅州市大埔縣作為試點(diǎn)區(qū)域（表3），摸清常態(tài)化監(jiān)測(cè)實(shí)施過(guò)程中的痛點(diǎn)難點(diǎn)，全面評(píng)估項(xiàng)目開(kāi)展成效，梳理項(xiàng)目實(shí)施路徑，為后續(xù)全省全面推進(jìn)常態(tài)化監(jiān)測(cè)工作積累經(jīng)驗(yàn)。

表3 常態(tài)化監(jiān)測(cè)試點(diǎn)情況表Tab.3 Table of normalized monitoring pilots

試點(diǎn)區(qū)域以2021 年變更調(diào)查影像為基礎(chǔ)，結(jié)合2022 年4~6 月優(yōu)于2 m 和優(yōu)于1 m 的遙感影像數(shù)據(jù)，利用自動(dòng)變化檢測(cè)能力，經(jīng)人機(jī)綜合校核與變化圖斑分級(jí)標(biāo)識(shí)，提取并上線試點(diǎn)區(qū)域變化圖斑。

5.1 準(zhǔn)確率的驗(yàn)證

為反向驗(yàn)證內(nèi)業(yè)工作成效，優(yōu)化圖斑提取規(guī)則，提升內(nèi)業(yè)圖斑提取準(zhǔn)確率，試點(diǎn)地區(qū)需外業(yè)核查省級(jí)下發(fā)的所有圖斑。基于三個(gè)試點(diǎn)的外業(yè)省級(jí)審核有效數(shù)據(jù)，按照變化圖斑個(gè)數(shù)統(tǒng)計(jì)，圖斑變化的準(zhǔn)確率為92.36%；按變化圖斑面積統(tǒng)計(jì)，對(duì)比2021 年年度變更調(diào)查成果，圖斑變化的面積比例為74%。

通過(guò)逐一對(duì)比分析省級(jí)下發(fā)圖斑與外業(yè)核查成果，分析二者不一致的原因主要是影像不清晰和內(nèi)業(yè)人機(jī)綜合校核誤判等導(dǎo)致的。例如，影像不清晰，導(dǎo)致內(nèi)業(yè)提取的圖斑為坑塘水面，外業(yè)調(diào)查實(shí)地為開(kāi)采礦區(qū)臨時(shí)積水；內(nèi)業(yè)判別錯(cuò)誤，導(dǎo)致內(nèi)業(yè)提取其他推堆（填）土，外業(yè)調(diào)查實(shí)地為水庫(kù)。

5.2 構(gòu)建新的工作模式及業(yè)務(wù)化應(yīng)用

（1）打破傳統(tǒng)各業(yè)務(wù)單獨(dú)開(kāi)展專題監(jiān)測(cè)的工作模式，將內(nèi)部各自然資源業(yè)務(wù)管理數(shù)據(jù)串聯(lián)整合，與業(yè)務(wù)管理精準(zhǔn)對(duì)接、雙向反饋，通過(guò)“一次監(jiān)測(cè)”，形成“多個(gè)專題”，提供給各個(gè)業(yè)務(wù)部門(mén)進(jìn)行“N種應(yīng)用”，形成自然資源治理合力。

（2）建立覆蓋多部門(mén)、多層級(jí)的合作協(xié)同機(jī)制，形成工作合力和上下聯(lián)動(dòng)、省市縣鎮(zhèn)一體的業(yè)務(wù)處置模式，實(shí)現(xiàn)全省自然資源各業(yè)務(wù)部門(mén)常態(tài)化監(jiān)測(cè)協(xié)同更新、省市縣一體化貫通。

（3）形成了自然資源常態(tài)化監(jiān)測(cè)工作方案（含工作指引），并在三個(gè)試點(diǎn)過(guò)程中不斷優(yōu)化完善，為全省鋪開(kāi)夯實(shí)基礎(chǔ)。

（4）統(tǒng)一調(diào)查舉證平臺(tái)，建設(shè)綜合感知系統(tǒng)，整合執(zhí)法巡查和調(diào)查監(jiān)測(cè)舉證軟件，實(shí)現(xiàn)一套軟件，多種業(yè)務(wù)信息共享互通，減少工作重復(fù)。

試點(diǎn)面向調(diào)查監(jiān)測(cè)、執(zhí)法監(jiān)督、耕地保護(hù)和生態(tài)修復(fù)等業(yè)務(wù)，共開(kāi)展日常變更調(diào)查、耕地“非農(nóng)化”監(jiān)測(cè)、“非糧化”、新增違法建設(shè)用地、臨時(shí)用地等14項(xiàng)需求的監(jiān)測(cè)探索，基本實(shí)現(xiàn)了變化圖斑“T+3”天自動(dòng)提取。試點(diǎn)從省級(jí)影像處理、變化圖斑提取與分級(jí)標(biāo)識(shí)、數(shù)據(jù)下發(fā)、變化圖斑處置、省市縣三級(jí)審核、自動(dòng)生成報(bào)告等各個(gè)環(huán)節(jié)驗(yàn)證了常態(tài)化監(jiān)測(cè)的工作流程，逐步完善和優(yōu)化綜合感知系統(tǒng)。

6 結(jié) 論

本研究通過(guò)關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用探索和實(shí)現(xiàn)，結(jié)合試點(diǎn)區(qū)域?qū)嵺`，逐步建立和完善了常態(tài)化監(jiān)測(cè)工作機(jī)制、工作模式和能力建設(shè)等。在體制機(jī)制方面，橫向上協(xié)調(diào)業(yè)務(wù)部門(mén)相互配合，縱向上調(diào)動(dòng)省市縣鎮(zhèn)多級(jí)聯(lián)動(dòng)協(xié)同；在技術(shù)方面，整合省級(jí)技術(shù)支撐部門(mén)的通力合作、技術(shù)突破，強(qiáng)化市縣級(jí)技術(shù)支撐隊(duì)伍建設(shè)；在成果質(zhì)量管理方面，充分利用“技術(shù)+制度”的質(zhì)量管理模式，確保成果數(shù)據(jù)真實(shí)性，切實(shí)發(fā)揮常態(tài)化監(jiān)測(cè)工作在自然資源業(yè)務(wù)管理中的引領(lǐng)性、保障性作用。廣東省自然資源常態(tài)化監(jiān)測(cè)工作模式的建立，通過(guò)“即時(shí)監(jiān)測(cè)、月清季核、年度總結(jié)”，實(shí)現(xiàn)“一次監(jiān)測(cè)、多個(gè)專題、N種應(yīng)用”，將廣東省調(diào)查監(jiān)測(cè)工作從過(guò)去單一化、低頻次的年度國(guó)土變更調(diào)查時(shí)代，逐步邁向“即時(shí)精準(zhǔn)、智慧互聯(lián)、協(xié)同共治”的智能化、智慧化的常態(tài)化監(jiān)測(cè)時(shí)代，實(shí)現(xiàn)對(duì)自然資源業(yè)務(wù)監(jiān)測(cè)監(jiān)管需求的全覆蓋，達(dá)到“高效、快捷、及時(shí)”的目標(biāo)，支撐廣東自然資源“雙高”示范省建設(shè)。