南充市蓬安縣錦屏鎮中壩社區，村民正駕駛農機耕地。劉永紅攝（C視覺）

眉山市仁壽縣珠嘉鎮花園社區加緊建設高標準農田。潘建勇攝（C視覺）

近日，2022年度自然資源科學技術獎獲獎結果出爐，四川7個項目獲獎。其中，耕地利用和質量動態變化聯合監測關鍵技術集成與應用獲得自然資源科技進步獎二等獎。

這一項目集成了多項科技，它們是如何監測耕地變化的？又有何具體應用？近日，記者進行了瞭解。

監測數量變化

創新兩大科技，提高監測效率和準確率

建“天府糧倉”，得先有天府良田。摸清耕地資源“家底”、做好動態監測是工作重點之一。

“首先是監測耕地數量的變化。”四川省國土科學技術研究院（四川省衛星應用技術中心）高級工程師趙希翼介紹，其中“非農化”“非糧化”是耕地動態監測的主要內容。

傳統的耕地監測主要是對衛星遙感影像進行人工解譯對比。不同利用類型的土地會在衛星影像上呈現不同紋理特徵，通過“找不同”，尋找影像紋理特徵變化地塊，再去現場調查核實。但四川地形複雜，耕地呈碎片化分佈，監測難度本身就較大，同時，衛星影像受氣候影響因素較大，地形因素疊加氣候影響，導致四川衛星影像質量不高。“可以說，傳統遙感監測管道，影像獲取週期長、資訊回饋慢、耗時費力，無法及時反映地類變化情况。”趙希翼介紹。

如何更高效地監測耕地變化？項目創建了“空（無人機航空遙感）—地（天府調查雲平臺）—網（大數據網絡）”耕地利用採集科技，並構建融合“衛星遙感—大數據網絡—深度學習”的耕地利用資訊挖掘科技。

“前者主要用來採集、分享海量的耕地數據，後者用於分析處理數據，兩者搭配形成一個數據集成、處理、評估系統，實現耕地數據資訊採集、處理分析、下發進行人工核實等功能，及時收集掌握耕地變化。”趙希翼說。

在採集上，無人機航空遙感的運用提高了影像精度。“可以說，以前衛星遙感看不清楚的變化，無人機可以看到了。”趙希翼介紹，採用無人機大重疊航攝影像，同時解决了位置偏遠的疑似圖斑核查難題。

相較於識別耕地變為“非農化”的建築用地，撂荒等“非糧化”的識別難度更大。“一般來說，衛星影像圖上的莊稼地都是整齊的，如果影像圖上的植物雜亂，這片地有可能是撂荒地，也有可能是‘非糧化’的經濟作物。”項目科技人員介紹，系統通過人工智慧深度學習，不斷强化識別的能力，準確率越來越高。

科技提升，帶來效率的倍增。趙希翼介紹，現在獲取處理的耕地數據是原來的10多倍，工作效率較傳統監測管道提高55%，準確率達95%。

正是有了强有力的科技支撐，從2022年開始，自然資源廳加密對全省耕地的動態監測，從每年一次調整為每兩個月一次。“進入四川研發搭建的‘天府調查雲’，點擊‘耕地保’模塊，在衛星遙感影像圖上圈一塊地，就能査詢到土地分類、權屬、規劃、是否佔用基本農田等資訊。”自然資源廳相關負責人介紹。

監測質量變化

精確“體檢”複雜地形耕地，有效减少採樣成本

耕地品質變化也是監測的重要內容。地理要素空間模擬技術是瞭解區域耕地品質的一項常用方法。通過採集樣點樣土，再通過空間類比，推演出一個區域整體的耕地品質，比如土壤有機質、氮磷鉀等養分含量、pH值等各項土壤品質指標。

“不過，類比畢竟是類比，不是完全準確的，尤其是在地形複雜的區域，傳統辦法準確度就不高。”四川農業大學資源學院副教授歐定華介紹，四川不同地域的氣候特徵、地形地貌、土壤類型千差萬別，瞭解複雜地形區域的耕地品質一直是監測的難題。

如何提高精准度？技術員創建了多元環境下耕地品質關鍵要素空間分佈模擬技術，這也是這一獲獎專案的集成內容之一。在地理要素空間模擬技術基礎上，對複雜地形區進行高精度曲面建模，使得不同地形耕地品質的“體檢”精度提高30%—89%。“通過這一方法，類比精度提高了，同時採集樣土的點比特更精准，不用每家每戶去量測，减少了成本支出。”歐定華說。

項目也系統優化了全省不同地貌區耕地品質監測布點，建立了15個省域耕地品質關鍵要素資料庫。“全省耕地優在哪裡、差在哪裡，數量有多大，分佈在哪裡，怎麼補……這項科技對摸清全省天府良田質量‘家底’有重要應用價值和意義。”四川農業大學資源學院教授蘭婷說。

現時，全省已建成1014個耕地品質長期定位監測點，每年都形成大量數據，實現對全省耕地、園地、林地、草地等土壤的全面“體檢”。

追溯變化規律探

明土地利用管道，找到提升質量的“鑰匙”

耕地品質調查、監測與評估是一項基礎性和長期性的工作。“項目還探明了四川典型農區耕地耕作狀態、生產壓力、空間格局時空演變特徵及規律。”趙希翼說，通俗地說，就是瞭解這些年四川耕地發生了哪些變化，哪些因素是耕地品質變化的主要因素。

“我們發現土地利用管道對四川山丘區土壤有機質的影響最為顯著。”歐定華介紹，土壤有機質是土壤肥力的主要指標。項目找到近30年來山區、丘陵區耕地品質關鍵要素時空變化規律及其主控因素，為山丘區耕地品質提升提供理論依據。

什麼是土地利用管道？歐定華解釋，比如這塊土地有沒有從旱地改為水田，或者改為林地，“利用管道的改變對土壤有機質影響特別大。查明這一關鍵因素，可為天府良田質量保護提供決策依據。”

現時，項目已在全省21個市（州）、20餘家科技機构及相關企業進行推廣應用，有力提升了耕地利用和質量實时動態監測水准，實現耕地智慧治理。

同時，該成果已成功應用於370個年度國土變更調查項目，資料處理、人力等工作成本比傳統工作模式减少60%以上。此外，在全省178個縣（市、區）應用了多元環境下耕地品質關鍵要素空間分佈模擬技術體系，並實施化肥减量增效、退化耕地治理等各類項目22個，實現7個退化耕地治理示範縣退化耕地範圍的精准識別。（記者燕巧）