“耕地大占補”改革背景下耕地保護智慧監管系統設計與實現

摘要：在“耕地大占補”改革背景下，本文旨在設計和實施日照市耕地保護智慧監管系統，以提高耕地保護工作的效率和質量，為日照市政府提供科學決策支持。文章采用系統分析法，結合當前耕地保護的政策背景和重要性，并結合遙感大數據、人工智能、地理信息系統等新技術完成系統的設計和實施。目前，該系統市級平臺已上線運行，為日照市耕地保護工作提供了統一的服務平臺。該系統的應用有效提高了耕地保護工作的監測監管水平，可為兄弟地市提供有價值的經驗和參考。后續研究將進一步提升數據治理和采集的準確性，并提供決策支持的能力，提供平臺的實用性和應用價值。

關鍵詞：耕地大占補；智慧監管；耕地保護；山東省日照市

中圖分類號：F301.2" " " 文獻標識碼：A" " " " doi：10.12128/j.issn.1672-6979.2024.12.007

引文格式：廖磊，于志磊，蔡利平，等.“耕地大占補”改革背景下耕地保護智慧監管系統設計與實現——以山東省日照市為例［J］.山東國土資源，2024，40（12）：49-55.LIAO Lei， YU Zhilei， CAI Liping， et al. Design and implementation of Smart Supervision System for Farmland Protection against the Reform of \"Large Occupation and Compensation of Farmland\"——Taking Rizhao City as an Example［J］.Shandong Land and Resources，2024，40（12）：49-55.

0引言

2024年中央一號文件［1］明確指出：改革完善耕地占補平衡制度，堅持“以補定占”，將省域內穩定利用耕地凈增加量作為下年度非農建設允許占用耕地規模上限。這是為進一步嚴格落實耕地保護制度，確保國家糧食安全的具體改革實踐和措施。2024年，在全國自然資源工作會議上，耕地保護工作被列為各項重點工作之首，要求各地要扎實開展糧食安全責任制和耕地保護“首考”。因此，在“耕地大占補”改革與耕地保護目標責任“首考”的雙重要求下，做好耕地保護的監管至關重要。

“耕地大占補”改革需要站在國家糧食安全的戰略背景下來理解，通過分析日照市自然資源部門發布的“二調”和“三調”數據，10年間日照市耕地總量減少5.68萬hm2，其中凈流向林地3.59萬hm2、園地1.76萬hm2。此外，通過遙感監測發現各區縣不同程度存在耕地“非農化”“非糧化”問題，耕地占用與保護的矛盾依然突出，耕地總量由減轉增的基礎還不牢固［2-8］。目前，耕地保護的監測與監管工作主要依賴傳統的人工巡查和報表方式，存在耕地底數不清、精細化管理程度不夠、監管不及時、覆蓋不全面、聯動的長效監管機制不健全等問題。另外，部分地區違法占用耕地的情況主要依賴衛片執法和人工核查，時間長、效率低，事后處罰多于事前預警。亟需建立耕地保護智慧監管系統，以問題為導向，以突出閉環管理、多維立體監管、嚴守耕地紅線為核心思路，實現耕地保護的網絡化、數字化和智能化，為切實保護耕地和保障國家糧食安全提供全方位技術保障和數據支撐［9-18］。

1建設思路

日照市耕地保護智慧監管系統建設目標就是要構建以耕地全要素、全生命周期管理為核心的管理體系，實現耕地數量、質量、生態“三位一體”保護。通過新技術、新手段的綜合應用和“賦碼”匯聚多維多源數據、打造耕地保護數據池，建設支撐耕地智慧輔助決策、耕地智慧管理的一系列“數字+耕保”業務場景，實現數字技術對耕地保護全周期管理的賦能，全面提升耕地保護業務管理的現代化和智慧化水平，堅決守護耕地紅線，為保障國家糧食安全作出積極貢獻。結合實際業務需求，總結提煉出系統建設的四大目標：

（1）賬本精確，考核條理。以日照市實景三維空間數據為框架，掛接土壤、種植、耕地調查等多種屬性，將耕地和永久基本農田每個圖斑精準落圖，構建精準耕地保護底圖和數字化“一本賬”，對管理區域的耕地現狀進行動態分析和掌控，為耕地保護責任目標考核賦能。

（2）打造智能感知網絡，構建立體巡護體系。利用衛星遙感和航空遙感數據，結合部、省在日照市范圍內開展的常態化遙感監測，疊加智能解譯算法［20］，快速、動態提取變化圖斑，智能判別耕地“非糧化”“非農化”和違法占用等問題，系統自動推送問題圖斑至相關部門協同處置，助力疑似違法問題的早預警、早發現和早制止。

（3）業務貫通融合，工作協同聯動。以業務縱向貫通、橫向協同聯動為指引，構建耕地占補平衡、永久基本農田保護、設施農業用地管理、耕地后備資源利用等數字化應用場景。同時，建立完善耕地保護相關部門間的信息共享機制，推動業務管理、考核督察、執法監察等環節的聯動決策，確保耕地保護工作的系統性、協同性和高效性。

（4）發掘潛力，優化布局。打造能用、好用的潛力評價、智能選址、集中連片等智能分析工具箱，讓建設項目選址布局時，盡量避讓或少占耕地，輔助永久基本農田全部建成高標準農田，引導“山上”耕地換“山下”。對各類土地整治項目進行評估，輔助耕地布局優化和質量提升決策分析。

2總體設計

2.1總體架構

系統總體框架如圖1所示。

（1）基礎層。理清日照市耕地保護工作現狀，明晰業務體系和數據采集、分析、使用要求，構建耕地保護的專項業務管理模型。鑒于耕地保護業務的復雜性以及系統統籌建設的不足，系統設計要實現業務融合、數據整合、系統一體化、統分協同、縱橫聯動和上下貫通的目標。為此，需要全面剖析日照市耕地保護業務的現狀、數據管理狀態及應用支持情況。通過采用CBM、BPM等業務流程分析方法，深入開展業務分析，明確耕地保護的業務職能，梳理業務事項，深入剖析業務間的關聯以及數據流向、責任部門等要素，進而構建耕地保護的專項業務管理模型。此外，還需要通過進一步業務職能與信息系統的匹配分析，發掘信息化建設中存在的重復建設、過度延伸、覆蓋不全以及業務領域的差距，為后續的耕地保護信息化體系規劃奠定堅實基礎。

（2）數據層。摸清底圖底賬，建立日照市耕地保護專題數據庫，動態掌握耕地“一本賬”。全面梳理耕地保護現狀數據，對數據進行整理與歸集。通過賦“耕地碼”，構建業務緊密相連、時間連貫、圖數一致的耕地保護數據基礎框架。在此基礎上，采用“業務化、空間化、時序化”的數據治理手段，追溯每一塊耕地圖斑的演變歷程，從而實現對耕地變化的動態監控，追溯耕地資源的來源與去向，形成全域覆蓋、要素完備、指標聯動、實時更新的耕地保護“一張圖”。同時，結合數據的特性及業務需求，進一步構建耕地保護監管決策指標體系，形成精準動態的耕地“一本賬”。不僅涵蓋耕地保護的總賬、進賬、出賬、專賬，還要為監測預警耕地狀況、分析研判耕地變化趨勢、評價耕地保護成效提供堅實的數據支撐，從而更加全面、深入地了解耕地保護的現狀與趨勢，為制定科學有效的耕地保護政策提供有力依據。

（3）平臺層。依托日照市耕地保護智慧監管系統提供的耕地保護一張圖、一本賬、預警預測、評估評價和數據分析賦能等五大功能，構建立體監管體系。在耕地保護“首考”的壓力下，全面梳理耕地變化軌跡，嚴格管理耕地的占用、補充與平衡情況，確保及時把握耕地合法流入流出的動態。同時，加強相關業務管理系統間的信息共享，實現對耕地保護資源的實時動態監測。此外，引入“空天地網”多維立體監管體系，以全方位監控耕地的利用狀況，并深入調查耕地圖斑中的“非糧化”及“非農化”現象。在此基礎上，將協同網格員、執法大隊及其他相關部門，共同構建一套全鏈條、半自動化、常態化的兩非協同處置機制，以推動耕地保護工作的深入開展（圖2）。

（4）應用層。針對耕地保護責任目標的考核工作，構建“自查自評與考核監管相結合”的責任目標考核體系。自查自評環節，根據耕地保護責任目標考核辦法，細化并明確各責任主體每年的自查考核評分任務，根據不同評價維度制定個性化的考核表，以輔助生成自查考核報告。考核監管方面，整合業務管理數據，對考核指標進行實時監測與預警，自動整合各區縣的自查自評結果。同時，系統要支持提供結果管理、過程監控、多維評價等輔助考核手段，確保考核成果能夠集中管理，考核結果能夠智能環比。同時要強化考核的導向作用，根據各地耕地保護目標的完成情況，對耕地保護工作的相關人員和政府進行獎懲激勵，以促進耕地保護工作的有效實施。

（5）數據分析工具集。通過集成應用三維GIS、AI、大數據等前沿技術，以滿足耕地保護在布局優化、質量提升和合理利用為目標，開發一系列輔助決策和優化布局的工具，涵蓋補充耕地智慧選址、耕地資源潛力挖掘以及優化耕地布局等分析模型算法，智慧地分析耕地情況，并進行模擬推演，為耕地保護提供有力支持。同時，為全面評估規劃期內耕地保護空間布局的優化效果和保護成效，變被動應對為主動優化，建立定期成效分析與專項成效分析機制。不僅為耕地保護與主動優化工作提供數字賬本，更為促進耕地的合理利用和量質提升提供科學依據。通過這一系列舉措，推動耕地保護工作的精準化、高效化和智能化。

2.2業務協同

該系統作為日照市自然資源綜合監管平臺的重要組成部分，主要業務協同如圖3所示。在日照市自然資源綜合監管平臺內部與國土空間基礎信息平臺、業務管理與決策支持系統、日照市耕地遙感監測平臺、日照市土地衛片執法管理系統等實現數據歸集、服務調用、預警巡查任務推送等協調服務。向山東省耕地保護動態監管平臺推送補充耕地和永久基本農田數據信息，為各區縣、鄉鎮提供服務接口，便于各級行政區查詢各自范圍內耕地相關業務數據；通過市政務數據共享服務平臺，實現與農業農村、生態環境、水利等部門數據交換和跨部門協同。

2.3關鍵技術

2.3.1大數據分布式計算

為有效協調遏制耕地“非農化”，嚴格管控“非糧化”，摸清年度、季度、月度全市耕地進出總規模、轉進耕地來源、轉出耕地方向及耕地進出布局等情況。日照市局在信創環境下，利用GA+分布式計算平臺，通過可視化建模方式，構建了耕地流入流出分析統計業務模型，重點完成變更前后耕地流入流出圖斑的自動化快速提取，以及耕地流入流出的詳細地類情況分析及面積統計等功能。

2.3.2多源數據融合與分析

在數據層面，日照市通過梳理調查監測、耕地、執法監察部門在耕地保護中的具體業務關系，對耕地與調查、執法數據進行融合治理，建立一體化數據庫，基于日常變更、季度變更、年度變更的數據，對耕地數據庫進行動態更新，清晰反映耕地的實時現狀、流量變化和管理動態，從而及時保持耕地數據的現勢性、權威性和準確性。

2.3.3人工智能與智能解譯技術

系統實現過程中，依托日照市自然資源遙感智能解譯應用，基于耕地、建筑物、水體、植被等多場景樣本數據庫和衛星遙感技術，通過影像對比分析，能夠及時發現建設占用現狀耕地情況和耕地轉為園地、林地、草地等情況，監測耕地用地類型、耕地種植類型變化，實現耕地資源保護與防變的智能化。系統還探索集成了鐵塔視頻監控等物聯網設施設備，再結合智能解譯模型，可實現對抓拍視頻中的挖掘機、大棚房、破壞耕地等目標或行為的智能感知和預警，構建耕地智能防變動態監管體系。

2.3.4自主可控GIS平臺與應用技術

系統研發和實現采用基于自主可控的國產GIS平臺，在信創環境中保障GIS應用穩定、高效。依托全國產化的地理信息系統平臺，借助國產GPU的圖形渲染和計算能力，提升GIS應用的數據加載速度、處理效率和圖像渲染質量；同時，國產GPU的高效數據管理與實時處理功能，確保平臺數據的動態更新和流暢展示。同時，內置的優化算法庫增強三維建模和紋理映射，豐富平臺的表現力與交互性。

3主要功能實現

3.1數據采集管理系統

3.1.1耕地資源數據

采集土壤水分、作物生長環境、土壤熵情等物聯網設備數據。主要通過物聯網農田監測設備實現，并依托聯通的物聯網通信網關系采集匯聚至系統。

3.1.2衛星遙感監測數據

以衛星正攝影像DOM數據為基礎，對重點監測區域地表覆蓋類型進行定期全覆蓋監測，并對覆蓋周期不全的區域采用無人機進行補充獲取高精度影像及監測數據。

3.1.3高低桿視頻監控數據

利用接入鐵塔高空瞭望、低桿視頻等第三方視頻監控設備采集的視頻監管數據，對數據進行空間化處理后，運用數據裁剪、區域識別、邊緣監測、空間分析比對和套合等人工智能技術，對監測區域的耕地進行實時在線監管，結合人工輔助監督識別，實時動態的掌握監控范圍內耕地變化情況（圖4）。

3.1.4耕地變化監測數據

充分利用自然資源部門掌握的變更調查、兩區劃定、高標農田、耕地分等定級等基礎數據，確定耕地及其他地類的矢量范圍，掛接地塊的屬性數據，包括地類名稱、地塊面積、地塊編碼、圖幅號、種植屬性和其他關聯屬性。

3.2耕地保護“一張圖”系統

依托日照市國土空間基礎信息平臺“一張圖”的數據基礎，全面梳理耕地保護現狀、規劃、監管等數據，匯聚永久基本農田、高標農田、糧食功能區、耕地質量等別、耕地后備資源調查、補充耕地項目、耕地質量提升項目、“非農化”“非糧化”圖斑等數據資源，建立耕地保護數據倉庫。通過集成“實景三維”和DEM等三維空間數據，形成圖數一體、全域覆蓋、指標聯動、要素齊全、更新及時的耕地保護三維立體“一張圖”。

基于耕地保護智慧監管系統三維“一張圖”，實現對耕地現狀、目標及趨勢的動態宏觀可視化監控。平臺需對耕地數量、質量、生態、用途管制、潛力挖掘和監督整改等六方面進行賬簿式管理，從多個維度對耕地的數量、質量和生態變化情況進行深入展示，能夠精準掌握耕地資源的用途與流向。同時，要通過挖掘耕地潛力、研判耕地問題存量風險、對新增問題及時預警以及監督問題整改落實等措施，實現智慧化的管理。此外，系統需準確核算耕地保護總賬、進賬、出賬和專賬，以空間、指標和項目為線索，直觀地展現了耕地占補平衡和進出平衡的情況。基于圖數一體化智慧監管決策體系，確保耕地保護政策的嚴格執行，也滿足占優補優、占一補一、占水田補水田等要求，為耕地資源的可持續利用提供了有力保障。

3.3智慧監管分析系統

將收集的多源、多時相、異構的遙感影像、視頻圖像及基礎數據進行整合，并借助AI算法進行綜合分析，智能識別耕地“非農化”“非糧化”現象，精準監測耕地保護紅線，及時發現違法占用耕地和閑置用地等情況，提升耕地保護工作中的智能分析水平，系統應支持將任務分發、核查、研判等。全生命周期環節緊密聯動，實現耕地保護監管模式的深刻轉變。由傳統的靜態監管轉變為動態監管，從事后被動發現轉變為事前主動預警，從單一監管手段升級為綜合監管體系。使用戶能夠更早地發現耕地違法行為，及時發出預警，并采取相應處置措施，從而實現耕地違法“早發現、早預警、早處置”。

3.4耕地保護執法監管系統

基于視頻AI自動發現耕地違建、耕地“非糧化”、耕地“非農化”等疑似違法行為，提供給各級田長進行實地核實；同時，通過公眾號、網站等多種渠道接受公眾監督舉報，來獲取監測區域的任務，對舉報案件進行網上辦理，并結合OCR、語義識別等技術對舉報內容進行有效提取，將群眾上報的耕地問題情況推送給田長進行實地核實，最后通過核實情況發布調度任務。利用人工智能發現、群眾上報、田長巡查共同構建“空、天、地一體化”耕地保護監測網推動耕地保護監管的多主體、多層級協同，化被動為主動。

4應用成效

日照市耕地保護智慧監管系統在日照市試點區縣得到應用，統一提供耕地保護數據展示和分析服務。主要應用成效體現在以下幾個方面：（1）理清各類耕地問題臺賬。通過建立整改問題一本賬，理清各類耕地問題臺帳，對整改任務實現“目標任務—信息化協作—發現問題—核實舉證—定性確認—整改督辦—問題銷號”的全流程監管。通過對督察整改任務進行有效的督察管理，保證督察任務高效執行。實現對整改效果綜合評價，并為耕地違法問題重點的整治工作，提供關鍵的數據決策支撐。（2）建立全閉環耕地保護監管模式。通過打造“事前問題發現、事中問題整改、事后保護監管”的全鏈條式建設方案，促進耕地保護工作的精細化與智能化，為耕地保護工作提供支撐與輔助決策，全面壓實耕地保護責任。（3）提高科學輔助決策水平。該系統通過數據綜合展示，實現耕地保護工作整體態勢全面感知、領導決策輔助制定、緊急任務指揮調度、調查進度整體把控和成果集成匯報展示等能力，幫助決策者全面了解行政區范圍內耕地保護形勢。

5結語

耕地保護智慧監管系統的應用與實踐雖然取得了一定的成效，但仍需手動錄入很多基礎數據，部省部分系統數據無法實時獲取和交互，缺乏精準有效的預警和分析評估大模型。為減少人工錄入或填報數據的依賴，下一步工作要加強自動化數據采集技術的應用深度和廣度。采取多源數據融合、人工智能、遙感影像數據智能提取解譯等技術手段，實現耕地保護監管數據的自動化入庫和更新。建立數據質檢機制，提高數據自動檢測和修正效率，確保數據的現勢性、準確性和一致性。與相關高校科研院所和研發企業開展相關研究，根據國家耕地大占補政策實施的落地細則，及時調整大數據分析工具、算法模型開發和預警評估模型，提高智慧監管的水平和效率。

結合耕地占補平衡的重大改革，運用數字智能化手段強化耕地保護，確保耕地的常態化、動態化、精確化、持續化的監管，從而解決工作中的瓶頸問題，提升耕地保護的力度和科學監管效能。這將為堅守耕地紅線、夯實糧食安全基礎提供堅實的技術支撐。

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Abstract：Under the background of the reform of \"large occupation and compensation of cultivated land\"， the intelligent supervision system of cultivated land protection in Rizhao city has been designed and implemented in order to improve the efficiency and quality of cultivated land protection work and provide scientific decision-making support for Rizhao municipal government. By using systematic analysis method， combining with current policy background and importance of cultivated land protection， and remote sensing big data， artificial intelligence and geographic information system， design and implementation of this system have been finished. At present， the municipal platform of the system has been put into operation. It can provide a unified service platform for the farmland protection work in Rizhao city. The application of this system has effectively improved the monitoring and supervision level of cultivated land protection work. It can provide valuable experiences and references for other cities. Subsequent research will further enhance the accuracy of data governance and collection， provide decision support capabilities， and enhance the practicality and application value of the platform.

Key words：Large occupation and compensation of farmland; supervision; farmland protection; Rizhao city

收稿日期：20240811；修訂日期：20240906；編輯：陶衛衛

基金項目：日照市社會科學專項研究課題，日照市耕地變更與占補平衡模式創新（課題編號：2024320）

作者簡介：廖磊（1987—），男，山東日照人，高級工程師，主要研究方向為自然資源管理和應用；E-mail：26840139@qq.com*

通訊作者：蔡利平（1987—），男，四川合江人，副教授，主要研究方向為遙感數據處理和應用；E-mail：cumtcailp@126.com