中國網/中國成長門戶網訊 作為全球生包養故事齒最多的國度之一，我國一直將耕地維護和食糧平安作為最主要的國度計謀。但是，跟著經濟社會的疾速成長，耕地這一主要的計謀資本面對著日益嚴重的維護挑釁，如我國耕地多少數字不竭削減、區域耕地東西的品質不竭降落、耕天時用效力不高級。依據國度統計局的數據，從2009年第二次到2019年第三次全領土地查詢拜訪，我國耕地總面積削減了1.13億畝，耕地“非農化”“非糧化”等題目一直要挾食糧平安。為了有用維護耕地資本，我國確立了耕地尤其是永遠基礎農田的優先維護位置，使之成為調劑經濟構造、計劃財產成長、推動城鎮化不成超越的耕地維護紅線。

耕地維護紅線的管控監測是完成耕地維護和食糧平安的主要舉動。跟著社會經濟疾速成長，加劇的人類運動對耕地維護形成了越來越年夜的壓力，招致部分耕地呈現面積削減、東西的品質降落、產量下降、作包養意思物構造單一、生態辦事效能退步、耕地安康狀態受損等題目。此外，天氣變更也給耕地維護帶來了宏大的挑釁，特殊是溫度降低、降水變率增年夜隨同極端天氣事務頻率和強度的增添，如干旱和洪澇災難加劇等，深入影響著耕地的穩固性和可連續性。在人類運動和睦候變更配合感化下，耕地管控狀況的變更速率更快、強度更年夜、復雜性更高，若何對耕地管控狀況停止高時效性、正確性、周全性地評價和監測已成為一個急切需求處理的題目。

但是，傳統的耕地監測方式存在著諸多缺乏，如周期長、時效性差、精度低、本錢高級題目，難以知足實時、正確、靜態的監測需求。年夜數據具有海量數據處置、疾速剖析、智能決議計劃短期包養等上風。經由過程整合衛星記憶、景象數據和泥土監測等多源數據，完成對耕天時用狀況多維度的高頻、高精度監測，為耕地紅線管控狀況的監測供包養軟體給更為精準的數據支撐、新的研討思緒和技巧手腕，從而周全清楚耕地的狀況和變更趨向，為農業計劃、地盤治理及食糧生孩子等決“我的祖母和我父親是這麼說的。”議計劃供給迷信支撐和數據基本。如谷歌基于遠感年夜數據和云盤算構建了近及時地盤籠罩制圖平臺（Dynamic World），完成了地盤籠罩制圖從靜態到及時靜態監測的新理念的轉換，這為耕地紅線管控狀況的監測預警供給了主要范例。

本文旨在順應年夜數據時期科研范式變更的請求，積極推動耕地紅線監管的年夜數據支持。將從3個方面睜開闡述：剖析以後耕地維護紅線管控監測近況；先容年夜數據技巧在耕地紅線監測中的利用近況和前沿技巧，提出耕地紅線監測的立異技巧計劃；提出年夜數據技巧在耕地紅線監測中的挑釁、提出和瞻望。

耕地維護紅線管控監測的近況與存在的題目

我國耕地維護紅包養妹線政策的演化和監測的主要性

自1949年中華國民共和國成立以來，我國一直高度器重耕地的維護和應用任務（圖1）。這一經過歷程經過的事況了從初期對耕地資本的初步摸索，到改造開放時代對耕地東西的品質扶植的慢慢擴大，再到黨的十八年夜以來對耕地體系維護的不竭延長。這種成長變遷的途徑和一系列耕天時用與維護的政策不竭完美，構成了一個綜合的耕地維護應用系統，從耕地多少數字維護慢慢到重視均衡多少數字、東西的品質和生態三位一體，這為保證食糧平安、推進農業綠色高東西的品質成長和加快農業古代化過程奠基了堅實基本。研討表白這一系列耕地維護紅線政策在包養我國耕地維護和食糧平安中施展了主要感化，使我國得以用不到全球9%的耕地贍養了世界近20%的生齒。

以後耕地維護紅線管控監測存在的重要題目

面向農業地盤體系多維度信息的監測系統亟需構建

耕地監測的目標和內在的事務不只局限于統計耕地的多少數字變更，還要綜合斟酌耕地的東西的品質、作物蒔植軌制、生態與安康等多個角度和條理的特征。耕地東西的品質包含泥土肥力、質地等物理和化學特徵；蒔植軌制包養站長監測不只要斟酌耕地的蒔植構造、蒔植方法、蒔植效力等技巧原因，還要斟酌耕地的社會經濟效益、市場競爭力、農人支出等經濟原因；耕地生態狀態監測不只要斟酌耕地的生物多樣性、水土堅持、天氣調理、碳匯等生態辦事的進獻，還要斟酌耕地退步等生態壓力的影響；耕地的安康包含農藥應用、淨化物含量、食物平安等方面。

遠感技巧在耕地多少數字監測方面施展了主要感化，但其他維度信息監測方面需求耦合遠感和多模態數據停止協同監測。例如針對耕地的東西的品質和腐蝕狀態等需求更高的光譜和空間辨別率數據，以及更進步前輩的技巧算法停止正確地監測，并需求聯合空中站點不雅測數據停止耦合，來加大力度多元協同不雅測技巧在耕地多維度信息監測中的利用。

耕地衛星遠感監測數據結果豐盛，但分歧性較低，尺度化有待加大力度

進進21世紀以來，我國在2007年和2019年分辨停止了第二次和第三次全領土地查詢拜訪。第二次和第三次全領土地查詢拜訪公布的耕空中積分辨為20.31億畝和19.18億畝，相干數據以統計數據的情勢依照區（縣）行政區劃向全社會公然發布，其數據被以為最具正確性、威望性和法令效率。但是，出于相干法令規則等緣由，歷次地盤查詢拜訪的原始圖斑數據均未向社會公然。科研集團和機構研發的開源耕地衛星遠感數據產物仍然是當下迷信研討采用的重要數據源。

衛星遠感是以後耕地監測的重要手腕。特殊是在2008年美國Landsat系列數據、2014年歐洲尖兵（Sentinel）系列數據，以及2019年中國高分數據向全球用戶不花錢共享以來，海量中、地面間辨別率的衛星開源數據逐步成為遠感耕地制圖的重要數據源。此外，2012年以來以谷歌公司為代表的遠感云盤算平臺，以其集成多源遠包養金額感數據、并行盤算和向科研集團不花錢應用的特色，逐步成為了耕地遠感監測的首選盤算平臺。遠感年夜數據和云盤算平臺的呈現極年夜地增進了平分辨率全球地盤籠罩數據產物的研制，例如以2020年為基準年、空間范圍涵蓋中國年夜海洋區的耕地遠感監測產物多達10余套（表1）。

但是，這些數據集存在較年夜的紛歧致性和不斷定性。以我國2020年為基準年的12套耕地遠感監測數據集為例，跨越53.55%的區域分歧性較低（耕地產物分歧性多少數字小于等于5），面積達190.25×104 km2（圖2）。而完整分歧性區域（12套耕地遠感產物均以為是耕地）比例僅占12.89%，面積為45.79×104 km2。此中，高分歧性區域重要分布于西南平原、華北平原、長江中下流平原等地勢較為平展、耕地集中連片分布的傳統農業區。對于內蒙古農牧交織帶以北的沙漠地域、青躲高原、南邊丘陵、橫斷山區等耕地破裂化地域，多套耕地數據的紛歧致性較年夜。圖2中表白以後12套耕地產物面積與第三次全國領土查詢拜訪面積全體上具有較強的分歧性，但仍浮現明顯的區域差別。是以，將來耕地紅線的衛星遠感監測任務亟待加大力度行業尺度的制定，晉陞數據的規范性。

科研與行業部分的對接和互動有待深化，數據共享有待加大力度

盡管近年來主動化分類技巧在迷信研討範疇獲得了長足提高，但以後天然資本營業部分的耕地遠感維護法律在觸及現實利用場景時，依然需求大批的人工干涉或完整由人工主導解譯。以耕地守法占用遠感監測為例，由于耕地佈景籠罩自己浮現明顯的季候性和區域性差別，而守法附著物在種別和尺寸、色彩形狀方面也具有多樣性，使得傳統基于人工智能的目的檢測算法在利用于耕地法律場景時經常呈現“漏分”和“錯分”等包養景象。但是，人工解譯也存在時效性差、效力低、人力本錢高、受操縱職員經歷影響精度難以包管等一系列缺乏。

以後，我國耕地紅線監測任務在迷信研討和行業部分兩個方面均獲得主要停頓。在迷信研討方面。除了上述耕地遠感監測產物外，在作物分布和耕地治理與應用方面，也已有“西南地域10 m辨別率重要作物分布數據集”“全國500 m辨別率包養站長澆灌耕地分布數據集”“全國1 km辨別率食糧作物物候數據集”“全國30 m辨別率冬小麥蒔植分布數據集”等大批遠感監測數據集公然發布。是以，若何將迷信研討範疇的停頓更好的對接并辦事于農業和天然資本等營業部分，仍需求科研職員與當局任務職員加大力度協作和配合盡力。在耕地數據查詢拜訪方面。天然資本行業部分投進了大批任務，例如天然資本部約每10年展開一次的全領土天時用近況查詢拜訪，第二次和第三次全包養網VIP領土地查詢拜訪也構成了高精度和威望性的數據產物，農業鄉村部自2008年起也組織展開全國耕地東西的品質監測，但這些查詢拜訪均只供給統計陳述而未公然原始數據。為了更好地兼顧和節儉資本，深化迷信研討和部分利用潛力，有需要打破“數據孤島”，進一個步驟兼顧和諧營業部分與科研部分的數據共享和開放。

地球迷信數據共享對于應對當今最具挑釁性和史無前例的全球周遭的狀況題目，以及完成結合國2030年可連續成長目的尤為主要。美國農業部的天然資本清單（NRI）項目包含地盤應用、泥土特征、水質等信息，每5年更換新的資料1次，數據向大眾開放。同時，經由過程其數據中間共享了全國范圍的農業作物蒔植面積分布數據，但沒有供給精緻化的農戶作物查詢拜訪數據。歐盟統計局自2006年啟動地盤應用/地盤籠罩面積框架統計查詢拜訪項目（LUCAS），經由過程每3年展開1次在歐盟28個成員國的查詢拜訪，獲取地盤籠罩與短期包養地盤應用統計數據，并對外公然發布。歐洲航天局開放了部門較粗拙的遠感記憶如10 m空間辨別Sentinel-2衛星等，但0.5—1 m辨別率的更高辨別率貿易衛星記憶仍未周全向用戶不花錢開放。是以，充足調研這些國度耕地監測數據共享的范圍、情勢、法令束縛機制等對于我國耕地監測數據協同、資本節儉和高效應用，具有主要意義。

年夜數據驅動下的耕地維護紅線管控監測新范式

基于“遠感年夜數據+云盤包養算+AI”的年夜數據科研范式

近年來，我國已勝利發射了高分、資本系列等對地不雅測衛星，加之一些貿易渺小衛星和無人機記憶，取得了大批的耕地體系高時空辨別率的數據。協同國外的遠感數據，為展開耕地紅線管控狀況的及時監測與預警供給了數據支持。與此同時，遠感云盤算平臺的呈現為遠感年夜數據發掘供給了史無前例的機會，遠感云盤算可以戰勝傳統遠感數據處置的局限性，如硬件本錢高、軟件更換新的資料慢、數據共享難等，完成遠感數據的疾速獲取、及時處置和在線辦事。此外，人工智能技巧可以對衛星圖像或航攝影片停止處置，主動辨認和監測不符合法令占用、耕地擴大等農地變更，按期檢討農地的應用近況并就違規行動停止預警。人工智能技巧還可以用于耕地安康監測，監測泥土東西的品質、作物發展情形和水資本應用，輔助農戶更好地計劃和治理農田。

是以，遠感年夜數據、云盤算和人工智能的集成可以年夜范圍、及時獲取高精度耕地數據，包含耕地的多少數字、東西的品質、生態狀態等多維度信息，從而助力完成耕地紅線管控狀況的及時監測與預警、耕地狀況汗青演化經過歷程的重建、極包養端氣象災難的耕地影響疾速評價等（圖3）。

年夜數據科研范式下的耕地維護紅線管控監測

完成耕地紅線管控狀況的及時監測與預警

現有耕地紅線管控狀況的監測周期以年度為主，尚不克不及知足耕地震態化監管的需求。基于多模態遠感、云盤算和AI等技巧可以完成高精度領土要素的主動化、及時辨認，進而辦事于耕地紅線管控狀況的及時監測和預警。高機能開源軟件框架（如TensorFlow）中算法的提高及云盤算平臺的數據搜集和處置才能，為更地面間辨別率和更高時光辨別率耕地數據集的發布發明了機遇。是以，采用數據驅動的人工智能技巧完成耕地空間要素高精度疾速辨認和進步耕地應對平安要挾的呼應速率和預警的正確性已成為成長趨向。

耕地管控狀況的及時監測重點攻關紅線范圍內攪擾運動的疾速辨認技巧。針對天然和人類擾動信息難以疾速、精準獲取的困難，以高辨別率、多角度、多形式的光學、高光譜、雷達等多源異構海量遠感數據為主體，成長扶植占用、開墾與蒔植、災難損毀、盜砍盜伐、非糧化等地表形狀擾動要素樣本庫構建技巧。融會基于遠感包養價格云盤算平臺的并行盤算與智能決議計劃技巧，成長多源廣域示范區多樣化場景空間紅線管控要素模子智能適配方式，知足耕地紅線平安底線管控要害要素疾速、精準提取與辨認。耕地紅線管控評價預警技巧，包含構建多少數字、東西的品質、格式等耕地管控評價目標系統，樹立耕地紅線評價預警模子東西。構建融會多少數字、東西的品質、生態、格式、潛能、用處的耕地體系多維度評價目標系統和面向國度食糧平安的耕地紅線管控風險評價與預警模子，完成耕地紅線管控風險的疾速評價和精準預警。

此外，媒體報道和社會言論驅動的主動履行情形多，仍難以完成自動式監測。將來的研討標的目的仍需與人工智能相聯合，進一個步驟改良目的檢測算法，斟酌更多的地區特征和佈景信息，以培育更為智能的算法來應對耕地守法監測中的多樣性和復雜性；進一個步驟削減人工干涉，進步法律效力與正確性，終極完成耕地維護法律的自動式精準監測。

“遠感年夜數據+云盤算+AI”完成耕地狀況汗青演化經過歷程的重建

為了重建分歧汗青時代的耕地演化經過歷程，需求依附分歧數據源和方式來復原汗青時代耕地狀況和演化經過歷程。例如，針對2000年以來的耕地演化經過歷程，國際外應用衛星停止周期性的耕地資本查詢拜訪監測已有較為成熟的技巧。重要依附中高辨別率的多源遠感數據如美國海洋資本衛星（Landsat）（30 m）、歐空局“尖兵”二號衛星（Sentinel-2）（10 m）、美國星球試驗室鴿群衛星（PlanetScope）（3—5 m）、國產高分衛星（0.8—10 m），經由過程數據融會、往云往噪、數據插值、濾波光滑等遠感數據預處置經過歷程重建長時光序列多源遠感數據集，再經由過程機械進修及深度進修等立異算法停止遠感記憶分類完成2000年以來的耕地汗青演化經過歷程重建。

針對2000年以前的耕地演化經過歷程，重要依附遠感數據聯合農業統計數據（如面積、產量等），經由過程作物空間分派模子（SPAM）來猜測分歧時代耕地分布格式，從而重建2000年以前的汗青時代耕地分布格式。基于重建的長時光序列耕地汗青演化數據集，采用Landtrendr等變更檢測方式探測耕地變更的要害拐點與熱門地域，剖析耕地汗青時代變更的時空演替特征。

“遠感年夜數據+云盤算+AI”完成極端氣象災難的耕地影響疾速評價

極端氣象災難的耕地影響評價包含災難自己的疾速監測預告和影響評價2個方面。“遠感年夜數據+云盤算+AI”為極端氣象災難事務的監測預告供給了主要的數據和方式支持。Hao等聯合多源衛星數據提出優化景象干旱指數（OMDI）和優化植被干旱指數（OVDI）完成了我國東北地域生物的干旱長時序時空格式的監測。經由過程包養網練習深度神經收集來捕捉輸出（在給按時間點再剖析氣象數據）和輸入（在目的時光點再剖析氣象數據）之間的關系，可以或許將氣象災難預告速率比擬數值氣象預告（NWP）方式進步多個多少數字級。huawei公司云田奇團隊研發了“盤古景象”（Pangu-Weather）AI氣象預告體系，并發明和ECMWF HRES比擬，該年夜模子在分歧地域、分歧寒帶風暴強度、分歧猜測時光上臺風途徑猜測正確度都有顯明上風。此外，Zhang等提出了一個名為NowcastNet的極端降水鄰近預告年夜模包養意思子，經由過程耦合物理紀律和深度進修完成分歧類型降雨率的準確預告，特殊是以往方式難以處置的極端降雨事務。遠感技巧可以或許周全、實時地評價極端氣象災難產生后的耕地情形。應用云盤算的高機能算力，聯合AI算法對遠感年夜數據停止剖析，辨認出耕地受災面積、農作物喪失等災難影響特征。Chen等聯合遠感云盤算平臺與變更檢測方式，正確地描繪了2020年長江中下流流域的耕地受洪災影響情形。基于多源遠感數據，Javed等探討了農業干旱與冬小麥和夏玉米產量喪失之間的潛伏聯絡接觸，發明中國極端干旱事務頻次的增添是華北地域夏玉米產量和冬小麥產量明顯降落的主要緣由。Dong等采用平分辨率成像光譜的回一化紅外指數（NDII）和擾動指數（DI）2種方式評價了西南地域“巴威”“美莎克”“海神”3次臺風對本地作物的影響，為災后農田治理供給了迷信領導。

提出與瞻望

兼顧構建“面積-東西的品質-生態-安康”耕地多維度信息監測系統

以後已有耕地監測研討重要集中在面積變更上，但是，斟酌到古代農業的復雜性，多維度監測變得至關主要。應當歸入更多要害維度的考量，如耕地東西的品質、作物蒔植構造、作物治理方法、耕地生態狀態、耕地安康狀況等。這種多維度全方位的監測有助于更深刻地清楚地盤資本的狀態，并為地盤的迷信治理供給更為正確和周全的數據支撐。清楚耕地的東西的品質和安康狀態可以輔助農戶采取更有用的地盤治理辦法。同時，監測作物蒔植構造和治理方法的變更可以支撐當局農業政策的制訂，增進可連續的農業實行，進步耕地的生態順應性。

加大力度國產衛星和云盤算平臺在耕地監測中的才能扶植

中高辨別率遠感數據日益豐盛，多源異構海量遠感數據的融會而構成更高維度空間、光譜和時光信息的遠感數據立方體，晉陞特征提取和數據發掘才女大生包養俱樂部能，是衝破耕地體系遠感監測要害技巧瓶頸的道路。將來，應完美國產海洋遠感衛星不雅測系統，增添發射和在軌衛星多少數字，不竭完美“資本”“高分”等系各國產海洋遠感衛星不雅測系統，進步遠感數據的正確性和靠得住性。此外，增添反應作物光譜特徵的波段，在國產衛星中可增添可以或許有用反應作物特有光譜特徵的“紅邊”波段，進步對耕地體系作物長勢、病蟲害等遠感監測的正確性。以長光衛星產物“吉林一號”為例，截至今朝已有108顆衛星在軌組網運轉，完成對全球肆意地域天天35—37次亞米級重訪不雅測，在時光敏感度較高“世勳哥這幾天不聯繫你，你生氣嗎？是有原因的，因為我一直在試圖說服我的父母奪回我的生命，告訴他們我們真的很相愛的耕地不符合法包養網dcard令占用等紅線監管營業場景中有主要利用遠景。將來，應當重視國產海洋資本衛星和貿易衛星年夜數據的協同應用，更好地助力耕地和其他天然資本本底要素和靜態的客不雅、真正的、正確、及時監測。

加大力度地塊基礎單位等要害基本信息數據庫扶植，晉陞監測精度

凡是基于像元的分類方式沒有充足發掘像元相鄰的空間信息，從而形成一些分類過錯及“椒鹽景象”的題目。在遠感監測耕地的經過歷程中融會地塊基礎單位的信息，構建耕地基本地塊信息數據庫，可以或許進步遠感監測耕地的正確性，明顯下降遠感記憶分類成果的誤差和噪聲。地塊基礎信息是銜接遠感監測與農業部分現實利用的橋梁，將地塊基礎單位信息與農業、天然資本等部分數據共享整合。應用高辨別率遠感衛星記憶和前沿的圖像分類朋分技巧，輔以現場查詢拜訪驗證，經由過程邊沿檢測或許空間信息聚合等前沿的圖像朋分的技巧，可以或許完成地塊信息的精準辨認。但今朝地塊信息提取在高分遠感數據的可獲取性、復雜景不雅地域地塊信息提取、年夜標準地塊信息包養持續監測等方面還面對諸多挑釁。

推進迷信研討與部分營業間的數據高效互通和平安共享

協同對接耕地迷信監測數據與部分營業數據，并在數據尺度規范制訂的基本長進行共享，可以在進步農業治理效力、災難風險應對等方面施展要害感化。國際內在耕地數據共享等方面已獲得了主要停頓，但數據的共享開放與平安保證的衡量需求由專門的當局部分或研討機。構來擔任兼顧。需樹立數據共享尺度規范，農業數據的搜集、收拾和共享發布等環節均需求制訂法令、數據共享的尺度和元數據規范，確保數據的平安性、格局、內在的事務標注、東西的品質把持等合適相干的規則，包管共享數據的東西的品質。樹立明白的用戶請求流程，研討者依照規范提出請求，擔任部分停止審核批準，簽署數據應用協定，防止數據濫用，確保共享數據的平安性。

耕地維護紅線管控監測歸入領土空間計劃監測體系（CSPON）

耕地一體化監測平臺扶植可以推動農業數字化、女大生包養俱樂部智能化、精準化，周全監測耕地東西的品質變更和食糧生孩子靜態，迷信預警和保證國度食糧平安。我國正在推動扶植領土空間計劃實行監測收集（CSPON），試圖衝破領土空間計劃實行監測中的同一收集架構、算法模子、數據管理等方面的題目，健全數據共享等基本性政策尺度，此中，耕地紅線管控狀況監測是此中主要的內在的事務。遠感年夜數據和云盤算等前沿技巧不只能豐盛計劃實行監測的方式論，更為構建全新的領土空間計劃實行監視實際和監測系統供給了可貴的機會。需求從頭審閱監測的目的、目標、方式和評價系統，將科技立異與計劃實行相聯合，打造加倍精準、高效、可連續的領土空間計劃實行監測新機制。

（作者：董金瑋、崔屹峰、陳曦、楊林生，中國迷信院地輿迷信與資本研討所 中國迷信院年夜學；邸媛媛、高璇、寧佳、劉紀遠，中國迷信院地輿迷信與資本研討所；蔡玉梅，天然資本部領土空間計劃研討中間。《中國迷信院院刊》供稿）

<!–enppropert包養網y 1169615042024-01-24 10:49:20:0董金瑋 等地紅線,遠感監測,年夜數據研討范式,食糧平安年夜數據時期耕地紅線管控監測機會與挑釁年夜數據時期耕地紅線管控監測機會與挑釁10208025023本網獨家本網獨家http://images.chinagate.cn/site1020/2024-01/24/116961504_7fb553e0-0878-4bc3-b237-d278f4fa7effcopy.jpghttp://images.chinagate.cn/site1020/2024-01/24/116961504_7fb553e0-0878-4bc3-b237-d278f4fa7effcopy.jpghttp://f.china.com.cn/2024-01/24/content_116961504.shtmlnull中國網·中國成長門戶網采用數據驅動的人工智能技巧完成耕地空間要素高精度疾速辨認和進步耕地應對平安要挾的呼應速率和預警的正確性已成為成長趨向。104殷曉霞/enpproperty–>