耕地“長”了啥，門兒清！
——聚焦浙江耕地種植屬性監(jiān)測試點

◎ 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)的田野里來了幾個陌生人，他們手持平板電腦，時而觀察四周，時而在電腦上對照衛(wèi)星遙感影像圖比劃著。

他們是浙江省測繪科學(xué)技術(shù)研究院自然資源監(jiān)測中心的技術(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)測試點。試點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施，浙江省測繪科學(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）負責(zé)技術(shù)攻關(guān)。

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

遏制“兩非”，掌握耕地實情

確保國家糧食安全，必須牢牢守住18億畝耕地紅線。浙江省委、省政府堅決貫徹落實中央決策部署，出臺相關(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，全面掌握真實現(xiàn)狀，登記造冊、上圖入庫，要“嚴格遏制新增、有序消化存量、嚴格制止耕地拋荒”。

在這一背景下，探索自然資源調(diào)查監(jiān)測技術(shù)方法體系，實現(xiàn)耕地范圍內(nèi)“糧”與“非糧”、“農(nóng)”與“非農(nóng)”圖斑的精細分類與動態(tài)監(jiān)測，成為浙江自然資源調(diào)查監(jiān)測工作的題中之義?！罢憬碛休^好的工作基礎(chǔ)和技術(shù)積累，數(shù)據(jù)資源豐富，有強大的技術(shù)團隊和裝備保障?！闭憬∽匀毁Y源廳自然資源調(diào)查監(jiān)測處處長王翠青表示。

豐富的遙感影像資源為浙江開展耕地動態(tài)監(jiān)測和作物精細化分類遙感監(jiān)測提供了數(shù)據(jù)支撐。目前，優(yōu)于2米空間分辨率光學(xué)影像已實現(xiàn)全省季度覆蓋，部分地區(qū)實現(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，浙江省級自然資源系統(tǒng)已建立涵蓋多用途無人機、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)測裝備體系。航空遙感方面，已擁有60余架無人機，并引進“彩虹四號”等系列高端無人機平臺，配置大型航攝儀、大型傾斜航攝儀、激光雷達、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)測實驗室，裝備可搭載于有人機、無人機，野外、室內(nèi)的全套高光譜成像儀，以及用于地面測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)測平臺、車載移動測量系統(tǒng)、全數(shù)字攝影測量系統(tǒng)設(shè)備等大型裝備。

遙遠“感知”，時時刻刻“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”之稱的章鎮(zhèn)鎮(zhèn)，遙遠地“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)測技術(shù)體系構(gòu)建研究，是章鎮(zhèn)鎮(zhèn)試點的主要任務(wù)，即以衛(wèi)星遙感影像為主要數(shù)據(jù)源，利用自動化技術(shù)實現(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，并形成一套可推廣可復(fù)制的技術(shù)成果。

“通俗地說，就是借助信息化技術(shù)手段，及時準確地掌握耕地‘非農(nóng)化’‘非糧化’行為?！闭憬y繪科學(xué)技術(shù)研究院技術(shù)人員王興坤說，主要是結(jié)合多源多時相的衛(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)，進行耕地精細化分類技術(shù)研究，實現(xiàn)耕地范圍內(nèi)“糧”與“非糧”、“農(nóng)”與“非農(nóng)”圖斑的精細分類與動態(tài)監(jiān)測。

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，簡單來講就是地表的顏色，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。“機器正是通過深度學(xué)習(xí)技術(shù)，判斷耕地是否存在被占用的情況，同時標記出變化圖斑。”

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)建自動化識別模型，通過影像的特征差異，經(jīng)過綜合分析，自動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)進階，監(jiān)測精準高效

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

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

現(xiàn)代技術(shù)的加持，讓耕地保護插上了信息化的“翅膀”。不過先進的監(jiān)測技術(shù)，并非一蹴而就。

據(jù)介紹，十多年來，測繪監(jiān)測工作外業(yè)核查方式經(jīng)歷了三個階段變化。第一階段，作業(yè)人員攜帶紙質(zhì)圖件到野外核查，監(jiān)測方式原始、效率低，覆蓋不全面;第二階段，通過遙感技術(shù)實現(xiàn)比較全面的監(jiān)測，減少人工實地核查的工作量，但圖斑仍需逐個進行人工判斷;第三階段，自然資源監(jiān)測技術(shù)不斷融合人工智能、深度學(xué)習(xí)等智能化分類方法，人工判斷工作量進一步減少，為支撐耕地的高頻次、精細化監(jiān)測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，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天時間才能完成實地核實任務(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)核實工作。

試點工作開展以來，作業(yè)人員對章鎮(zhèn)鎮(zhèn)的耕地進行了7期監(jiān)測，共發(fā)現(xiàn)35個地表覆蓋類別變化圖斑約258畝，其中6個圖斑、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。

試點工作還獲取了全鎮(zhèn)主要糧食作物的分布及面積，通過與基本農(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，及時糾偏解難

“通過采取這樣的監(jiān)測手段，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)測成果，以便更好地保護耕地，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邱云峰說。

記者來到章鎮(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)自然資源所所長章志峰告訴記者，2021年，村里未經(jīng)批準，在這塊面積4.38畝的耕地上搭建了一座臨時工棚。上虞分局利用監(jiān)測成果，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，甚至還動了退租的念頭。原來，這位種糧大戶承租了靈運村幾塊總面積約5畝多的耕地。沒承想，由于山上流下來的泉水和耕地內(nèi)滲出來的水，導(dǎo)致耕地變成低產(chǎn)、半沼澤的“冷水田”，無法機械作業(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6.1萬畝，其中糧食生產(chǎn)功能區(qū)3.51萬畝?！氨O(jiān)測成果精準獲取了耕地種植作物分布情況?！痹撴?zhèn)副鎮(zhèn)長王崢表示，下一步將深化“非農(nóng)化”“非糧化”整治，加強和落實糧食生產(chǎn)功能區(qū)管護責(zé)任，努力擴大糧食種植面積。

上虞試點成果邊應(yīng)用邊推廣，為浙江省推行“田長制”、應(yīng)用“耕地智?！边M行了技術(shù)賦能。“去年，我們在全省推廣應(yīng)用了耕地覆蓋類別智能變化檢測技術(shù)，提取了全省耕地范圍內(nèi)的變化圖斑，部分數(shù)據(jù)已應(yīng)用到‘耕地智?！瘓鼍霸圏c中，用于輔助掌握耕地變化動態(tài)?！蓖醮淝嗾f。