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用“星”守护“饭碗田”

2022-04-15 11:52 来源:《今日浙江》杂志 作者:李风 顾晓沁 梁爽

李风  顾晓沁  梁爽

 

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。试点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,在绍兴市上虞区章镇镇开启耕地种植属性监测试点工作。

为何选择浙江试点?试点工作如何展开?一年来取得了哪些监测成果?日前,笔者带着这些问题走进上虞。


上虞区章镇镇农田

 

“天眼”智能“来找茬”

  

确保国家粮食安全,必须牢牢守住耕地红线。2020年9月,国务院对遏制耕地“非农化”、防止耕地“非粮化”提出明确要求。在这一背景下,探索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。

为何选择上虞区章镇镇为试点?章镇镇位于上虞中南部,辖27个行政村,面积约140平方千米。“章镇是个农业大镇,过去一直以生产粮食为主,素有‘虞南粮仓’之称。现阶段农业以种植为主,是综合性农业区,因此适宜开展耕地‘非农化’与‘非粮化’遥感监测。”试点工作相关负责人王翠青说。

构建研究遥感监测技术体系,是试点的主要任务。依托全省丰富的数据资源以及强有力的技术团队,章镇镇上所有的耕地正被太空卫星所“感知”。“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。”浙江省测绘科学技术研究院技术人员王兴坤指着一块被放大的耕地遥感影像说,“比如这块区域的纹理和颜色与周围明显不同,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,很可能是种植了苗木。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’。”

目前,浙江全省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,优于2米空间分辨率的光学影像已实现全省季度有效覆盖。为快速、有效地获取耕地“非粮化”“非农化”的状况,作业人员已利用AI人工智能技术构建起自动化识别模型,自动提取耕地覆盖类别变化,精准辨别人工建设、道路、坑塘、苗木、水稻、小麦、油菜等地表覆盖物。

 

效率精度“双提升”

  

截至3月18日,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,实现了耕地监测的效率、精度“双提升”: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;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%。

据介绍,10多年来,监测工作外业核实方式经历了三个阶段。第一阶段是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;第二阶段是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;第三阶段是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,对章镇镇的水稻监测,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工作,而基于遥感影像的自动化结合人工的作业模式,现在作业人员只用3天就能完成内业提取、外业核实的工作。

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,在该镇耕地内共发现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,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。同时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,该镇主要粮食作物包括油菜、小麦、早稻、单季晚稻、双季晚稻等。

 

牢牢守好“饭碗田”

  

“通过这样的监测手段,我们摸清了章镇镇耕地‘非农化’和‘非粮化’的基本情况。按照农田必须是良田的要求,我们正应用监测成果保护好耕地,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。

3月10日,笔者来到章镇镇新区村党群服务中心,注意到边上挨着有一块新恢复原状的耕地。章镇镇自然资源所所长章志峰介绍,去年,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,立即给村里发出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,一位种粮大户承租了几块总面积约5亩的耕地。这里曾是窑厂的制砖取土处,后来回填恢复为耕地。由于山上泉水和耕地内渗共同作用,形成低产、半沼泽的“冷水田”,无法机械作业,人工雇佣成本骤升。去年上半年,种粮大户种了一季水稻后便将耕地撂荒,被上虞分局监测发现。

眼下正值春耕备种时节,如何避免类似的耕地抛荒风险?章镇镇农办主任宋烨提出两个方案: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。

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。

边应用边推广的上虞试点成果,正为当下全省推行“田长制”、推广应用“耕地智保”提供典型经验。“2021年,我们推进耕地覆盖类别智能变化检测技术在实践中推广应用、优化提升,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。”省自然资源厅相关负责人表示。


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