VGI 在田林縣根標(biāo)村地理國(guó)情監(jiān)測(cè)耕地調(diào)查中的可行性研究

● 何 晶

（廣西自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)院，廣西 南寧 530023）

2020 年，國(guó)家首次提出開展耕地種植屬性調(diào)查，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)我國(guó)耕地種糧情況，遏制耕地“非糧化”態(tài)勢(shì)，為我國(guó)糧食安全保駕護(hù)航。目前，行業(yè)內(nèi)調(diào)查監(jiān)測(cè)生產(chǎn)項(xiàng)目中使用得最多的調(diào)查監(jiān)測(cè)手段仍然是傳統(tǒng)的內(nèi)業(yè)影像判讀與野外調(diào)查相結(jié)合[1?2]。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，志愿者地理信息（Volunteered Geographic Information，簡(jiǎn)稱VGI）因成本低、現(xiàn)勢(shì)性高、信息豐富而逐漸成為區(qū)別于傳統(tǒng)測(cè)繪的一種新興數(shù)據(jù)采集方式[3]。

VGI 的核心思想是“人人都是傳感器”，公眾可根據(jù)自身對(duì)周圍地理環(huán)境的了解進(jìn)行地理信息數(shù)據(jù)的采集。目前已有大量關(guān)于VGI 的研究，包括其關(guān)鍵技術(shù)、應(yīng)用潛力，以及在數(shù)據(jù)管理、質(zhì)量控制、政策法律方面面臨的挑戰(zhàn)等。

耕地耕作必然有人的參與，而這些參與者正是這類耕作信息最為便捷的采集者。筆者借鑒VGI 核心思想，以廣西田林縣根標(biāo)村為例，通過村民采集數(shù)據(jù)的方式進(jìn)行地理國(guó)情監(jiān)測(cè)耕地種植屬性調(diào)查。

1 研究過程

1.1 研究區(qū)概況

田林縣地處廣西與云南、貴州交界處，位于廣西丘陵至云貴高原的過渡地帶，境內(nèi)物種多樣，氣候的地域性和季節(jié)性差異較大。耕種作物主要有水稻、甘蔗、玉米等。該縣地貌類型以山地為主，耕地多零散分布于山澗谷中，且天氣多變，氣象災(zāi)害頻發(fā)，外業(yè)調(diào)查的困難性較大。

1.2 研究方法

筆者選取田林縣百樂鄉(xiāng)根標(biāo)村為研究區(qū)，使用2020 年度地理國(guó)情監(jiān)測(cè)影像作為底圖，將更新后地表覆蓋分類數(shù)據(jù)劃分好的耕地圖斑繪制在底圖上，村民在底圖上填報(bào)耕地圖斑的種植作物，如甘蔗、玉米等，最后由專業(yè)人員進(jìn)行野外調(diào)查核實(shí)村民填報(bào)的數(shù)據(jù)成果（見表1）。為客觀評(píng)價(jià)調(diào)查結(jié)果，使用了常規(guī)的內(nèi)業(yè)影像判讀方法進(jìn)行對(duì)比，一是采用國(guó)家下發(fā)的當(dāng)年度地理國(guó)情監(jiān)測(cè)遙感影像；二是利用無(wú)人機(jī)獲取分辨率優(yōu)于0.01 m 的航飛影像，由專業(yè)人員通過影像判讀對(duì)耕地圖斑種植作物進(jìn)行認(rèn)定。

表1 村民調(diào)查結(jié)果與核對(duì)表

2 結(jié)果與分析

以專業(yè)人員的外業(yè)調(diào)查結(jié)果為準(zhǔn)，對(duì)內(nèi)業(yè)影像判讀和村民調(diào)查等不同方式結(jié)果的正確率、效率和經(jīng)濟(jì)成本進(jìn)行量化，量化結(jié)果如表2所示。

表2 調(diào)查結(jié)果比較表

使用地理國(guó)情監(jiān)測(cè)影像人工判讀耕種作物，雖然調(diào)查效率和經(jīng)濟(jì)成本低于其他方式，但其正確率僅在20 %～30 %，實(shí)踐證明常規(guī)的年度監(jiān)測(cè)影像基本無(wú)法對(duì)耕種作物進(jìn)行準(zhǔn)確判讀；無(wú)人機(jī)航飛影像的分辨率大幅提升，在大部分情況下能分辨出作物種類，但對(duì)于甘蔗、玉米等在影像上具有相似特征的地物仍然不能準(zhǔn)確判別，與生產(chǎn)項(xiàng)目對(duì)成果正確性的要求還有一定差距，且其經(jīng)濟(jì)成本遠(yuǎn)高于其他調(diào)查方式；村民調(diào)查與專業(yè)人員調(diào)查的結(jié)果最為接近，達(dá)到84 %以上，忽略專業(yè)人員調(diào)查存在的誤差，可認(rèn)為其調(diào)查結(jié)果可靠。

常規(guī)的遙感影像分辨率不能滿足耕地耕種作物專項(xiàng)調(diào)查的要求，無(wú)人機(jī)獲取影像雖然分辨率大幅提升，但從正確率來(lái)看還是不能滿足項(xiàng)目需求，且經(jīng)濟(jì)成本較高，影像處理也需要時(shí)間，加之山區(qū)大多不具備小型無(wú)人機(jī)航飛的條件，大范圍采用這種方式調(diào)查并不現(xiàn)實(shí)。與專業(yè)人員野外調(diào)查相比，村民熟悉當(dāng)?shù)氐乩憝h(huán)境、作物類型、耕種情況等，在日常勞作、生活的同時(shí)即可開展調(diào)查，不需額外耗費(fèi)過多時(shí)間、精力，免去了專業(yè)人員大量的外業(yè)調(diào)查工作量，最大程度節(jié)約了各項(xiàng)成本開支，尤其是大大減少了專業(yè)人員在山區(qū)和惡劣天氣外出調(diào)查的風(fēng)險(xiǎn)。

然而，此次試驗(yàn)也反映出村民調(diào)查存在一定的問題：一是數(shù)據(jù)完整性。由于沒有約束機(jī)制，村民調(diào)查存在一定隨意性，存在部分圖斑未完成調(diào)查的情況，因此完成率僅達(dá)到68.55 %。二是數(shù)據(jù)有效性。數(shù)據(jù)由非專業(yè)人員采集，因人員未經(jīng)培訓(xùn)或不具備相關(guān)知識(shí)，易使數(shù)據(jù)出現(xiàn)質(zhì)量問題，如影像判讀不準(zhǔn)或采集內(nèi)容不符合要求，而在采集完成后又缺乏相應(yīng)的質(zhì)量檢查和控制機(jī)制，影響了數(shù)據(jù)成果的有效性。三是數(shù)據(jù)精確性。在專項(xiàng)調(diào)查中，對(duì)于采集屬性內(nèi)容在技術(shù)設(shè)計(jì)書中一般都有明確規(guī)定，但對(duì)于非專業(yè)人員來(lái)說可能難以充分理解和準(zhǔn)確執(zhí)行。因此不能完全沿用技術(shù)設(shè)計(jì)書的屬性填寫要求，需要對(duì)填報(bào)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化設(shè)定，符合村民對(duì)地理環(huán)境和事物的認(rèn)知，后期再由專業(yè)人員在此基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)據(jù)完善。

3 結(jié)語(yǔ)

筆者通過村民調(diào)查的方式，初步驗(yàn)證了VGI 在地理國(guó)情監(jiān)測(cè)耕地種植屬性調(diào)查中的可行性。通過村民調(diào)查的方式，較為準(zhǔn)確地掌握了根標(biāo)村耕地的種植情況，同時(shí)節(jié)約了大量的人力、物力和財(cái)力，為耕地種植屬性調(diào)查監(jiān)測(cè)和遏制耕地“非農(nóng)化”“非糧化”提供了新的思路，值得在后續(xù)工作中進(jìn)一步推廣。

與常見的VGI 應(yīng)用場(chǎng)景不同，耕地種植屬性調(diào)查不存在采集精度、數(shù)據(jù)格式等不統(tǒng)一的問題，只需要志愿者填寫調(diào)查對(duì)象的某一屬性值（如作物名稱），相對(duì)來(lái)說可操作性更強(qiáng)，可作為傳統(tǒng)測(cè)繪領(lǐng)域的補(bǔ)充，有效解決傳統(tǒng)地理空間信息采集和調(diào)查人力、物力消耗大的問題，對(duì)于工作量大、現(xiàn)勢(shì)性要求高的地理國(guó)情監(jiān)測(cè)工作具有較大應(yīng)用潛力。然而，通過對(duì)調(diào)查過程和成果進(jìn)行分析總結(jié)，筆者發(fā)現(xiàn)VGI 應(yīng)用于地理國(guó)情監(jiān)測(cè)時(shí)在數(shù)據(jù)完整性、有效性和精確度等方面存在一定的問題。針對(duì)這些問題，筆者認(rèn)為，后續(xù)應(yīng)逐步建立完善的機(jī)制來(lái)逐步提高志愿者調(diào)查成果的可用性和可靠性：一是加強(qiáng)前期培訓(xùn)，在工作開展前期，派駐專業(yè)人員到項(xiàng)目所在地對(duì)志愿者進(jìn)行培訓(xùn)，使其具備一定的調(diào)查所需相關(guān)知識(shí)和技能；二是建立成果檢核機(jī)制，如通過分配一定比例的重疊任務(wù)區(qū)實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)查成果質(zhì)量情況的把控或由專業(yè)調(diào)查人員進(jìn)行一定比例的成果復(fù)核等；三是通過一定的激勵(lì)政策，對(duì)成果質(zhì)量?jī)?yōu)良的志愿者進(jìn)行適當(dāng)獎(jiǎng)勵(lì)，爭(zhēng)取廣泛建立起具備相應(yīng)技能、相對(duì)穩(wěn)定的志愿者隊(duì)伍；四是通過提高軟硬件設(shè)備的易用性、優(yōu)化作業(yè)流程等方式，最大程度降低志愿者在調(diào)查時(shí)的操作難度。