耕地長了啥“天眼”都能查
——紹興市上虞區(qū)開展耕地種植屬性監(jiān)測試點

□李風

2021 年3 月，紹興市上虞區(qū)章鎮(zhèn)鎮(zhèn)廣袤的田野來了幾個陌生人，他們手持平板電腦，時而觀察四周，時而在打開的衛(wèi)星遙感影像圖上比劃著。

他們是浙江省測繪科學技術研究院自然資源調查監(jiān)測中心技術人員。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。同年，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，浙江省測繪科學技術研究院負責技術攻關，章鎮(zhèn)鎮(zhèn)耕地種植屬性監(jiān)測試點由此開啟。

為何選擇浙江試點？如何開展監(jiān)測？如何應用監(jiān)測成果……帶著這些問題，2022 年陽春三月，筆者來到上虞一探究竟。

遏制“兩非”——耕地監(jiān)測正逢時

確保國家糧食安全，必須牢牢守住耕地紅線，堅決遏制耕地“非農(nóng)化”、防止“非糧化”。2020 年9 月以及11 月，國務院辦公廳先后印發(fā)《關于堅決制止耕地“非農(nóng)化”行為的通知》《關于防止耕地“非糧化”穩(wěn)定糧食生產(chǎn)的意見》，對遏制耕地“非農(nóng)化”、防止“非糧化”提出明確要求。

浙江省自然資源廳自然資源調查監(jiān)測處處長王翠青介紹，這一背景下，探索調查監(jiān)測技術方法體系，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查監(jiān)測工作的題中之義，同時也具備了開展試點的條件?！叭碛休^好的工作基礎和技術積累，較豐富的數(shù)據(jù)資源，較強的技術團隊和裝備保障。”王翠青表示。

浙江豐富的遙感影像資源為耕地動態(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，浙江省自然資源系統(tǒng)已經(jīng)建立了涵蓋多用途無人機、多類型傳感器、多樣化地面采集設備的自然資源調查監(jiān)測裝備體系。航空遙感方面，已擁有60 余架無人機，配置了大型航攝儀、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)設備等大型裝備。

為何選擇紹興市上虞區(qū)章鎮(zhèn)鎮(zhèn)為試點區(qū)域?“章鎮(zhèn)鎮(zhèn)位于上虞中南部，轄27 個行政村，面積約140 平方千米。章鎮(zhèn)是個農(nóng)業(yè)大鎮(zhèn)，過去一直以生產(chǎn)糧食為主，素有‘虞南糧倉’之稱?，F(xiàn)階段農(nóng)業(yè)以種植為主，是綜合性農(nóng)業(yè)區(qū)，因此適宜開展耕地‘非農(nóng)化’與‘非糧化’遙感監(jiān)測?！蓖醮淝啾硎?。

開展監(jiān)測——“天眼”如何給耕地“找茬”

衛(wèi)星遙感技術雖然與人們很遙遠，但已走近尋常百姓的生產(chǎn)生活。如今，太空衛(wèi)星正將“目光”投向章鎮(zhèn)鎮(zhèn)，遙遠地“感知”鎮(zhèn)上所有耕地。

開展耕地“非農(nóng)化”與“非糧化”遙感監(jiān)測技術體系構建研究，是章鎮(zhèn)鎮(zhèn)試點的主要任務?！巴ㄋ椎卣f，就是借助信息化技術手段，及時準確的掌握耕地‘非農(nóng)化’‘非糧化’行為?！闭憬y繪科學技術研究院技術人員王興坤告訴筆者，利用多源多時相的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，采用人工智能技術，綜合利用耕地管理數(shù)據(jù)，進行耕地精細化分類技術研究，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。

“衛(wèi)星遙感技術是給地表上的各類覆蓋物進行‘畫像’的?！蓖跖d坤介紹說，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，我們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?！皺C器正是通過深度學習技術，判斷耕地是否存在占用、拋荒等問題，同時標記出‘變化圖斑’。”

成效良好——提高了監(jiān)測的效率和精度

截至3 月18 日，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。

試點結果顯示，通過構建了基于深度學習的耕地覆蓋類別變化監(jiān)測技術和融合“時序-空間-光譜”特征的耕地種植作物分類算法，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，都可以在很短的時間獲取到監(jiān)測成果；其次，提高了耕地監(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%。

比如，章鎮(zhèn)鎮(zhèn)水稻的調查監(jiān)測，如果采用攜帶紙質圖件到野外核查，一名作業(yè)人員需要7 天時間才能完成實地核實工作，目前基于遙感影像的自動化結合人工的作業(yè)模式，作業(yè)人員只用3 天就能完成內(nèi)業(yè)提取、外業(yè)核實的工作。

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。監(jiān)測結果顯示，耕地內(nèi)共發(fā)現(xiàn)35 個地表覆蓋類別變化圖斑，面積約258畝，其中6 宗圖斑12.7 畝變化類別為人工建設的新增，其余為種植物變化。同時，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，該鎮(zhèn)“非糧化”行為主要為花卉苗木、水果種植、挖塘養(yǎng)殖等，以及少量的拋荒。

貴在應用——發(fā)現(xiàn)和處置違規(guī)占用耕地、耕地拋荒行為

“通過采取這樣的監(jiān)測手段，我們摸清了章鎮(zhèn)鎮(zhèn)耕地‘非農(nóng)化’和‘非糧化’基本情況，按照農(nóng)田必須是良田的要求，初步應用監(jiān)測成果，要把飯碗牢牢端在自己的手中?！苯B興市自然資源和規(guī)劃局上虞分局副局長邱云峰表示。

3 月10 日，筆者來到章鎮(zhèn)鎮(zhèn)新區(qū)村黨群服務中心，這是一幢嶄新的大樓，大樓邊上挨著一塊被恢復原狀的耕地。

章鎮(zhèn)自然資源所所長章志峰告訴筆者，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。紹興市自然資源和規(guī)劃局上虞分局利用監(jiān)測成果，發(fā)現(xiàn)了這處末批先建的建筑物，立即給村里發(fā)了停工通知書和責令整改通知書，要求拆除臨時工棚，恢復耕地原狀。接到整改通知后，村里很快完成了整改。

靈運村的山坡下，幾丘“冷水田”使得耕種成本大幅提高，遠低于預期效益，承包的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。

這一情況的經(jīng)過是：章鎮(zhèn)鎮(zhèn)一位種糧大戶承租了這里幾塊總面積約5 畝多的耕地。這些耕地曾是窯廠的制磚取土處，后來回填恢復為耕地。沒承想，由于山上流下來的泉水和耕地內(nèi)滲出來的水，形成低產(chǎn)、半沼澤的“冷水田”，無法機械作業(yè)，而雇傭人工種植導致成本驟升。2021 年上半年，種了一季水稻后耕地便撂荒了，種糧大戶打算退租。當年9 月，這一信息就被上虞分局監(jiān)測到。

眼下正值春耕備種時節(jié)，如何避免類似的耕地拋荒風險？章鎮(zhèn)鎮(zhèn)農(nóng)辦主任宋燁提出兩個方案：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。

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。”該鎮(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)管護責任，努力擴大糧食種植面積。

紹興市上虞區(qū)的試點成果邊應用邊推廣。耕地覆蓋類別智能變化檢測技術已得到了推廣應用。2021年，浙江省自然資源廳圍繞著推進地理國情監(jiān)測向自然資源監(jiān)測轉換，推進耕地覆蓋類別智能變化檢測技術在實踐中推廣應用、優(yōu)化提升，提取了全省耕地范圍內(nèi)的變化圖斑，部分數(shù)據(jù)已應用到“耕地智保”場景試點中，用于輔助掌握耕地變化動態(tài)。