張 超 喬 敏 鄖文聚 劉佳佳 朱德海 楊建宇

(1.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院， 北京 100083； 2.國(guó)土資源部農(nóng)用地質(zhì)量與監(jiān)控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 北京 100035；3.國(guó)土資源部土地整治中心， 北京 100035)

耕地?cái)?shù)量、質(zhì)量、生態(tài)三位一體綜合監(jiān)管體系研究

張 超1,2喬 敏1鄖文聚2,3劉佳佳1朱德海1,2楊建宇1,2

(1.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院， 北京 100083； 2.國(guó)土資源部農(nóng)用地質(zhì)量與監(jiān)控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 北京 100035；3.國(guó)土資源部土地整治中心， 北京 100035)

耕地是糧食安全的基礎(chǔ)，是立國(guó)之本。為了綜合、立體地監(jiān)管我國(guó)耕地，結(jié)合我國(guó)國(guó)情，從系統(tǒng)論和公共管理的視角，對(duì)耕地?cái)?shù)量、質(zhì)量、生態(tài)三位一體綜合監(jiān)管體系進(jìn)行了初步研究。通過(guò)文獻(xiàn)分析法，結(jié)合前沿技術(shù)手段，對(duì)目前較為成熟的耕地?cái)?shù)量、質(zhì)量監(jiān)管理論體系進(jìn)一步完善，對(duì)生態(tài)監(jiān)管理論進(jìn)行探索性研究，分別構(gòu)建耕地?cái)?shù)量、質(zhì)量和生態(tài)監(jiān)管指標(biāo)，并以此為基礎(chǔ)綜合構(gòu)建三位一體綜合指標(biāo)體系。通過(guò)航空、航天遙感技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)采集數(shù)據(jù)系統(tǒng)實(shí)時(shí)獲取耕地相關(guān)的多源數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)清理整合，構(gòu)建服務(wù)于耕地監(jiān)管的云數(shù)據(jù)庫(kù)。研究耕地監(jiān)管指標(biāo)快速計(jì)算技術(shù)，搭建基于多源海量數(shù)據(jù)、分布式面向服務(wù)的耕地三位一體綜合監(jiān)管體系。本文構(gòu)建的耕地三位一體監(jiān)管體系可為我國(guó)耕地的監(jiān)管、養(yǎng)護(hù)提供技術(shù)支撐。

耕地； 數(shù)量； 質(zhì)量； 生態(tài)； 三位一體； 監(jiān)管

引言

耕地是糧食安全的基礎(chǔ)，耕地保護(hù)是我國(guó)需要長(zhǎng)期堅(jiān)持的一項(xiàng)基本國(guó)策?！笆晃濉币?guī)劃綱要提到2010年末全國(guó)耕地面積必須堅(jiān)守18億畝耕地紅線。2013年中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議、中央城鎮(zhèn)化工作會(huì)議、中央農(nóng)村工作會(huì)議明確耕地紅線必須堅(jiān)守，耕地?cái)?shù)量、質(zhì)量都要保證。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，工業(yè)化引發(fā)的環(huán)境污染、農(nóng)業(yè)過(guò)度施用化肥農(nóng)藥引發(fā)的面源污染等問(wèn)題突出，耕地質(zhì)量、結(jié)構(gòu)等發(fā)生變化，耕地保護(hù)工作面臨多重挑戰(zhàn)[1]。2015年5月，《中共中央國(guó)務(wù)院關(guān)于加快推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的意見》提出國(guó)土是生態(tài)文明建設(shè)的空間載體。重點(diǎn)推進(jìn)國(guó)土資源數(shù)量、質(zhì)量、生態(tài)三位一體綜合管理和國(guó)土資源、資產(chǎn)、資本三位一體協(xié)同管理，才能有效緩解耕地?cái)?shù)量不足、質(zhì)量不高、生態(tài)環(huán)境不斷退化等帶來(lái)的危機(jī)，從而確保人民安定和國(guó)家安全[2]。因此，我國(guó)對(duì)耕地監(jiān)管逐漸由數(shù)量監(jiān)管，數(shù)量、質(zhì)量雙重監(jiān)管，向數(shù)量、質(zhì)量、生態(tài)三位一體監(jiān)管轉(zhuǎn)變。

耕地?cái)?shù)量保護(hù)是確保耕地?cái)?shù)量可以持續(xù)滿足區(qū)域人口健康生存的需要，耕地紅線一定要守住，千萬(wàn)不能突破，也不能變通突破。紅線包括數(shù)量，也包括質(zhì)量[1]。全國(guó)第二次土地調(diào)查摸清了我國(guó)土地利用，特別是耕地?cái)?shù)量基本情況，此后每年在“二調(diào)”基礎(chǔ)上，利用全覆蓋的高空間分辨率遙感影像數(shù)據(jù)，結(jié)合外業(yè)調(diào)查，開展年度土地利用變更調(diào)查監(jiān)測(cè)與核查。耕地質(zhì)量針對(duì)耕地土地質(zhì)量，耕地質(zhì)量保護(hù)是借助行政、經(jīng)濟(jì)、法律等手段保證耕地的總體質(zhì)量和生產(chǎn)能力不下降[3]。美國(guó)國(guó)家資源清單(National resources inventory, NRI)項(xiàng)目[4]對(duì)我國(guó)耕地質(zhì)量監(jiān)測(cè)有很好的借鑒作用。我國(guó)于1999—2009年歷經(jīng)10年完成了第一輪全國(guó)農(nóng)用地分等工作，出臺(tái)《農(nóng)用地質(zhì)量分等規(guī)程》[5]并于2012開展耕地質(zhì)量等別年度更新評(píng)價(jià)。我國(guó)在耕地的數(shù)量、質(zhì)量監(jiān)管方面已有較完善的方法技術(shù)體系。

耕地生態(tài)保護(hù)是維持耕地生態(tài)平衡，使生態(tài)環(huán)境保持健康狀態(tài)，以保證耕地可持續(xù)利用[6-7]。國(guó)外學(xué)者主要將耕地生態(tài)安全與可持續(xù)利用相結(jié)合進(jìn)行系統(tǒng)研究。RASUAL等[8]從農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境、社會(huì)經(jīng)濟(jì)方面構(gòu)建了評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，分析了孟加拉國(guó)的耕地可持續(xù)利用與生態(tài)狀況；BRUNBJERG等[9]構(gòu)建景觀結(jié)構(gòu)、野生動(dòng)物棲息地、稀有和瀕危物種分布等耕地生態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)，并應(yīng)用于丹麥政府農(nóng)業(yè)補(bǔ)貼制度上；HAZEU等[10]提出了從衛(wèi)星遙感圖像識(shí)別高自然價(jià)值農(nóng)田方法，包括高自然價(jià)值農(nóng)田的識(shí)別和高自然價(jià)值農(nóng)田的變化檢測(cè)；MILENOV等[11]以農(nóng)田被荒廢風(fēng)險(xiǎn)，有效評(píng)估歐盟共同農(nóng)業(yè)政策對(duì)環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響；BEESLEY等[12]指出，在農(nóng)用地保護(hù)中，耕地生態(tài)價(jià)值與安全越來(lái)越受到農(nóng)場(chǎng)主的認(rèn)可與關(guān)注。國(guó)內(nèi)學(xué)者關(guān)于耕地生態(tài)安全的研究主要集中在耕地生態(tài)安全內(nèi)涵、耕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)、耕地生態(tài)安全影響因素以及耕地生態(tài)安全調(diào)控對(duì)策等[13]?？傮w來(lái)看，耕地生態(tài)監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)方面的研究尚屬起步階段，定性分析較多、定量較少。

因此，創(chuàng)新耕地全方位立體監(jiān)管理論和技術(shù)，形成耕地?cái)?shù)量、質(zhì)量、生態(tài)三位一體綜合監(jiān)管體系具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文整合多源數(shù)據(jù)，結(jié)合前沿技術(shù)，著重討論耕地生態(tài)監(jiān)管理論，梳理如何開展耕地三位一體綜合監(jiān)管，以期為我國(guó)耕地監(jiān)測(cè)、評(píng)價(jià)、保護(hù)和管理工作提供科技支撐。

1 耕地三位一體監(jiān)管體系

通過(guò)文獻(xiàn)分析法，分別構(gòu)建耕地?cái)?shù)量監(jiān)測(cè)指標(biāo)體系、耕地質(zhì)量監(jiān)測(cè)指標(biāo)體系以及耕地生態(tài)監(jiān)管指標(biāo)體系，進(jìn)一步整合成耕地?cái)?shù)量、質(zhì)量、生態(tài)三位一體監(jiān)管指標(biāo)體系。利用航天、航空遙感技術(shù)構(gòu)建耕地監(jiān)管遙感采集數(shù)據(jù)系統(tǒng)；通過(guò)近景攝像和傳感器網(wǎng)構(gòu)建地面物聯(lián)網(wǎng)采集數(shù)據(jù)系統(tǒng)；通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)公眾服務(wù)數(shù)據(jù)和社會(huì)輿情數(shù)據(jù)構(gòu)建互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。結(jié)合現(xiàn)有的歷史數(shù)據(jù)庫(kù)和實(shí)地調(diào)研補(bǔ)充數(shù)據(jù)庫(kù)，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)清理和整合，構(gòu)成海量數(shù)據(jù)的耕地監(jiān)測(cè)云數(shù)據(jù)庫(kù)。在構(gòu)建耕地三位一體監(jiān)管指標(biāo)體系基礎(chǔ)上，最終形成復(fù)制性強(qiáng)、易于推廣的耕地三位一體監(jiān)管技術(shù)體系?；诟乇O(jiān)管云數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)時(shí)獲取監(jiān)管指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)多個(gè)監(jiān)管功能模塊，搭建耕地三位一體監(jiān)管平臺(tái)。具體如圖1所示。

圖1 技術(shù)路線圖Fig.1 Flow chart of technology

2 耕地三位一體監(jiān)管技術(shù)體系

2.1 耕地?cái)?shù)量監(jiān)管技術(shù)體系

針對(duì)耕地?cái)?shù)量監(jiān)管，國(guó)土資源部以高空間分辨率衛(wèi)星遙感影像為主要數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，結(jié)合GPS接收機(jī)等先進(jìn)的外業(yè)調(diào)查設(shè)備，已經(jīng)形成了完備的“十年一詳查，每年一更新”技術(shù)體系。隨著互聯(lián)網(wǎng)以及移動(dòng)通訊技術(shù)的發(fā)展，將具有定位、攝像功能的智能手機(jī)、平板電腦等移動(dòng)終端設(shè)備運(yùn)用到外業(yè)調(diào)查當(dāng)中，通過(guò)移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)，與數(shù)據(jù)中心進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊，提高外業(yè)調(diào)查工作效率，調(diào)查數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳遞，便于數(shù)據(jù)處理和核實(shí)，實(shí)現(xiàn)更為智能化、準(zhǔn)確的耕地?cái)?shù)據(jù)更新方式。目前我國(guó)已經(jīng)形成了遙感技術(shù)與移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)相結(jié)合的耕地?cái)?shù)量監(jiān)管體系。

2.2 耕地質(zhì)量監(jiān)管技術(shù)體系

根據(jù)我國(guó)耕地質(zhì)量及其變化情況，國(guó)土資源部形成了“十年一評(píng)價(jià)，每年一更新”的監(jiān)管體系。對(duì)于耕地質(zhì)量緩變區(qū)域，采樣耕地質(zhì)量監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)布控技術(shù)方法，全國(guó)布設(shè)樣點(diǎn)監(jiān)測(cè)。對(duì)于土地整治區(qū)等耕地質(zhì)量突變區(qū)域，及時(shí)進(jìn)行調(diào)查和評(píng)價(jià)。針對(duì)區(qū)域突變耕地和緩變耕地的質(zhì)量變化特點(diǎn)，在繼承農(nóng)用地分等及指標(biāo)區(qū)劃分方法的基礎(chǔ)上，從上到下：劃分全國(guó)監(jiān)測(cè)分區(qū)—選取監(jiān)測(cè)縣—縣內(nèi)劃定監(jiān)測(cè)控制區(qū)—控制區(qū)內(nèi)布設(shè)監(jiān)測(cè)樣區(qū)；從下到上：采集監(jiān)測(cè)樣區(qū)數(shù)據(jù)—監(jiān)測(cè)控制區(qū)內(nèi)質(zhì)量變化—監(jiān)測(cè)縣內(nèi)質(zhì)量變化—全國(guó)監(jiān)測(cè)分區(qū)內(nèi)質(zhì)量變化—全國(guó)耕地質(zhì)量變化。將全國(guó)劃分為不同監(jiān)測(cè)分區(qū)，確定靜態(tài)監(jiān)測(cè)縣，圍繞靜態(tài)監(jiān)測(cè)縣確定動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)縣，靜態(tài)縣每年監(jiān)測(cè)，動(dòng)態(tài)縣每5年輪換一次。

2.3 耕地生態(tài)監(jiān)管技術(shù)體系

雖然耕地資源的生態(tài)監(jiān)測(cè)和管護(hù)問(wèn)題目前還處于探索階段，但是土地生態(tài)安全和耕地保護(hù)面臨的嚴(yán)峻形勢(shì)，以及國(guó)土資源“三位一體”的綜合管理要求，亟需科學(xué)的監(jiān)管體系提供技術(shù)支撐。耕地生態(tài)監(jiān)管技術(shù)體系從生態(tài)管理的層面以保障國(guó)土生態(tài)安全為基礎(chǔ)，以可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo)，以耕地為主體的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)作為管理對(duì)象進(jìn)行生態(tài)管護(hù)[14]。從生態(tài)管護(hù)的內(nèi)容層面應(yīng)該針對(duì)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的特點(diǎn)，結(jié)合區(qū)域資源和環(huán)境條件，對(duì)耕地的生產(chǎn)性、保護(hù)性、穩(wěn)定性和持續(xù)性指標(biāo)進(jìn)行綜合監(jiān)測(cè)，同時(shí)針對(duì)土地退化和耕地污染等問(wèn)題進(jìn)行專項(xiàng)監(jiān)測(cè)[15-17]。從生態(tài)監(jiān)管的技術(shù)層面，以現(xiàn)有的國(guó)土資源管理平臺(tái)為基礎(chǔ)，通過(guò)天、地、空一體化的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，建設(shè)耕地生態(tài)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，整合多源數(shù)據(jù)，建設(shè)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，通過(guò)評(píng)價(jià)模型集成和專家支持系統(tǒng)整合建設(shè)決策支持系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)耕地保護(hù)的生態(tài)監(jiān)控和預(yù)警[18-19]。

3 耕地三位一體監(jiān)管數(shù)據(jù)庫(kù)

3.1 多源數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

用于耕地監(jiān)管的數(shù)據(jù)來(lái)源廣泛，數(shù)據(jù)類型復(fù)雜，具有多源、多點(diǎn)、多指標(biāo)、動(dòng)態(tài)的特點(diǎn)。多源指數(shù)據(jù)來(lái)源于衛(wèi)星遙感、航空遙感、無(wú)人機(jī)、傳感器、地面調(diào)查、視頻、互聯(lián)網(wǎng)等，多點(diǎn)指全國(guó)耕地監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量大，多指標(biāo)指用于耕地監(jiān)管的指標(biāo)體系龐大，動(dòng)態(tài)指耕地的類型、質(zhì)量、生態(tài)等變化速度快。將衛(wèi)星影像、無(wú)人機(jī)影像、動(dòng)態(tài)視頻、傳感器數(shù)據(jù)、公眾服務(wù)、社會(huì)輿情等信息融入到耕地資源數(shù)據(jù)庫(kù)中，并構(gòu)建一套多類型、多時(shí)態(tài)、多尺度的耕地監(jiān)管數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。

耕地資源監(jiān)管數(shù)據(jù)庫(kù)是耕地監(jiān)管的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，包括基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)和專題空間數(shù)據(jù)?；A(chǔ)空間數(shù)據(jù)主要包括地質(zhì)、地形、遙感影像、土地利用現(xiàn)狀和土地利用規(guī)劃、農(nóng)用地分等數(shù)據(jù)、耕地生態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等。專題空間數(shù)據(jù)則是由基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)派生的專項(xiàng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。具體如表1所示。

遙感具有實(shí)時(shí)性強(qiáng)、觀測(cè)尺度大等優(yōu)勢(shì)，成為耕地監(jiān)管中重要的數(shù)據(jù)源。高空間分辨率遙感影像可提供清晰的空間信息和紋理信息，可以開展耕地變化、基礎(chǔ)設(shè)施等監(jiān)測(cè)；微波遙感影像具有全天候、穿透性觀測(cè)優(yōu)勢(shì)，可用于多云霧地區(qū)耕地監(jiān)管；高光譜遙感影像可以提供豐富的光譜信息，獲取更深入的地物信息，可用于耕地質(zhì)量和生態(tài)指標(biāo)的監(jiān)測(cè)。航空遙感特別是無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)，借助其機(jī)動(dòng)靈活的觀測(cè)方式也逐漸應(yīng)用到耕地監(jiān)管中。

表1 耕地資源監(jiān)管數(shù)據(jù)庫(kù)
Tab.1 Cultivated land resource regulatory database

采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)類別可測(cè)因素遙感航天遙感影像航空遙感影像坡度、坡向、空間信息、溝渠、灌溉保證率、耕地作物類別、地表溫度、地表濕度、田塊形狀、通達(dá)度、林網(wǎng)密度等物聯(lián)網(wǎng)傳感器數(shù)據(jù)地表水、地下水、水質(zhì)、土壤含水率、有機(jī)質(zhì)含量、土壤pH值、土壤肥力、土壤微量元素含量攝像頭視頻全程監(jiān)測(cè)攝像頭范圍內(nèi)耕地狀況互聯(lián)網(wǎng)公眾服務(wù)數(shù)據(jù)問(wèn)卷調(diào)查、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、信息反饋社會(huì)輿情數(shù)據(jù)群眾對(duì)耕地保護(hù)和監(jiān)管政策等公眾事件的態(tài)度、群眾訴求

在耕地監(jiān)管中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也大有用武之地，利用空間分析平臺(tái)實(shí)現(xiàn)耕地監(jiān)管傳感器布設(shè)選址。通過(guò)傳感器網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線傳輸?shù)燃夹g(shù)手段，對(duì)耕地實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。突破傳統(tǒng)質(zhì)量監(jiān)測(cè)的技術(shù)制約，形成基于低成本、高效、快速、精準(zhǔn)、精確的耕地基礎(chǔ)地力感知技術(shù)，實(shí)現(xiàn)耕地質(zhì)量基礎(chǔ)地力快速獲取、精準(zhǔn)識(shí)別。

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，借助網(wǎng)絡(luò)爬蟲等技術(shù)手段，從公眾服務(wù)和社會(huì)輿情數(shù)據(jù)中挖掘有關(guān)耕地的信息，如通過(guò)公眾號(hào)進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)論壇獲取耕地利用情況信息，通過(guò)輿情分析獲取群眾對(duì)當(dāng)前耕地監(jiān)管體系的觀點(diǎn)、意見等。

3.2 構(gòu)建耕地監(jiān)管云數(shù)據(jù)庫(kù)

3.2.1 數(shù)據(jù)清理與整合

耕地?cái)?shù)量、質(zhì)量和生態(tài)監(jiān)管不僅有大量結(jié)構(gòu)化的耕地資源數(shù)據(jù)，同時(shí)包括新興的物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。因此，對(duì)耕地監(jiān)管大數(shù)據(jù)清理、整合，是耕地云數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)建以及數(shù)據(jù)應(yīng)用的重要基礎(chǔ)工作。應(yīng)將傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)型國(guó)土數(shù)據(jù)與非結(jié)構(gòu)型的物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)相結(jié)合，靜態(tài)數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)的視頻數(shù)據(jù)、手機(jī)等移動(dòng)互聯(lián)數(shù)據(jù)相融合，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和專題數(shù)據(jù)相融合。只有通過(guò)開展信息的清洗與抽取、時(shí)空匹配和信息融合，才能將這些具有現(xiàn)勢(shì)性特性的數(shù)據(jù)與傳統(tǒng)的耕地監(jiān)管數(shù)據(jù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)耕地大數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)接入、時(shí)空關(guān)聯(lián)和內(nèi)容融合[20]。

3.2.2 耕地監(jiān)管云數(shù)據(jù)庫(kù)搭建

可服務(wù)于耕地監(jiān)管的數(shù)據(jù)量極為龐大，需要部署到安全、隔離的“云”基礎(chǔ)設(shè)施之上，通過(guò)“云”模式的計(jì)算能夠?qū)崿F(xiàn)海量空間數(shù)據(jù)的并行處理，并以彈性的、按需獲取的方式向用戶提供高質(zhì)量的、基于Web的耕地信息服務(wù)。通過(guò)統(tǒng)籌遙感、物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)獲取的數(shù)據(jù)，深度挖掘海量耕地資源數(shù)據(jù)，形成服務(wù)于耕地三位一體監(jiān)管的云數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)從“數(shù)字國(guó)土”向“智慧國(guó)土”的跨越轉(zhuǎn)變，提高耕地監(jiān)管科學(xué)化水平，推動(dòng)耕地監(jiān)管轉(zhuǎn)型[21-22]。耕地監(jiān)管云數(shù)據(jù)庫(kù)如圖2所示。

圖2 耕地監(jiān)管云數(shù)據(jù)庫(kù)Fig.2 Construction of cultivated land monitoring and management cloud database

4 耕地三位一體監(jiān)管平臺(tái)搭建

以耕地三位一體監(jiān)管技術(shù)體系為基礎(chǔ)，以信息技術(shù)為手段，以法律法規(guī)為依據(jù)，搭建服務(wù)于耕地三位一體監(jiān)管平臺(tái)。平臺(tái)以耕地三位一體監(jiān)管云數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，以耕地?cái)?shù)量、質(zhì)量、生態(tài)三位一體監(jiān)管模型為基礎(chǔ)模型，以數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)和分布式計(jì)算為主要技術(shù)手段，通過(guò)圖形訪問(wèn)引擎和數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)層，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)檢查服務(wù)功能、耕地?cái)?shù)量監(jiān)管功能、耕地質(zhì)量監(jiān)管功能、耕地生態(tài)監(jiān)管功能和耕地三位一體綜合監(jiān)管功能等5大功能模塊(圖3)，完成耕地?cái)?shù)量、質(zhì)量、生態(tài)三位一體綜合監(jiān)管平臺(tái)[23-24]。

圖3 耕地三位一體監(jiān)管平臺(tái)Fig.3 Construction of trinity comprehensive cultivated land monitoring and management platform

平臺(tái)以現(xiàn)有數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，應(yīng)用軟件、網(wǎng)絡(luò)、信息安全等技術(shù)手段，融合耕地監(jiān)管自身要求和監(jiān)管部門信息化的需求，把分散的信息整合在統(tǒng)一的平臺(tái)上。實(shí)現(xiàn)監(jiān)管部門自動(dòng)化收集、共享和管理這些信息，為決策及整體優(yōu)化資源提供數(shù)據(jù)支撐；實(shí)現(xiàn)耕地情況備案統(tǒng)計(jì)工作，為監(jiān)管部門準(zhǔn)確高效工作提供途徑；實(shí)現(xiàn)耕地三位一體綜合監(jiān)管和預(yù)警，對(duì)耕地實(shí)時(shí)、全面監(jiān)管，為監(jiān)管部門決策提供科學(xué)技術(shù)支持，為社會(huì)提供數(shù)據(jù)信息服務(wù)。

5 結(jié)論

開展耕地資源數(shù)量、質(zhì)量、生態(tài)監(jiān)管，是實(shí)現(xiàn)國(guó)土資源管理方式轉(zhuǎn)變的重要技術(shù)支撐，建立耕地三位一體監(jiān)管指標(biāo)體系，搭建耕地三位一體監(jiān)管平臺(tái)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。未來(lái)需要重點(diǎn)研究的領(lǐng)域有：

(1)對(duì)當(dāng)前耕地監(jiān)管思路和技術(shù)方法進(jìn)行梳理和完善。耕地監(jiān)管不僅僅是對(duì)數(shù)量、質(zhì)量的監(jiān)管，生態(tài)問(wèn)題也是耕地監(jiān)管的重要方面。

(2)對(duì)多源數(shù)據(jù)整合為服務(wù)于耕地三位一體監(jiān)管的云數(shù)據(jù)庫(kù)。充分利用現(xiàn)有的遙感、物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在已有數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，借助互聯(lián)網(wǎng)優(yōu)勢(shì)，有效整合數(shù)據(jù)，為耕地三位一體監(jiān)管提供保障。

(3)搭建耕地三位一體監(jiān)管平臺(tái)，借助分布式計(jì)算、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將耕地三位一體監(jiān)管理論變?yōu)槌善罚?wù)于政府部門和監(jiān)管決策。

(4)耕地全方位監(jiān)測(cè)監(jiān)管需與已有的其他部門和行業(yè)的監(jiān)測(cè)成果相銜接，在國(guó)土資源部已經(jīng)開展相關(guān)工作的基礎(chǔ)上進(jìn)行拓展，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。隨著社會(huì)的發(fā)展，人類對(duì)耕地功能認(rèn)識(shí)的提升，如進(jìn)一步加入文化、娛樂功能，不斷完善耕地監(jiān)管的指標(biāo)，同時(shí)體現(xiàn)地區(qū)的差異。

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Trinity Comprehensive Regulatory System about Quantity, Quality and Ecology of Cultivated Land

ZHANG Chao1,2QIAO Min1YUN Wenju2,3LIU Jiajia1ZHU Dehai1,2YANG Jianyu1,2

(1.CollegeofInformationandElectricalEngineering,ChinaAgriculturalUniversity,Beijing100083,China2.KeyLaboratoryforAgriculturalLandQuality,MonitoringandControl,MinistryofLandandResources,Beijing100035,China
3.LandConsolidationandRehabilitationCenter,MinistryofLandandResources,Beijing100035,China)

The cultivated land is the basis of food security and the foundation of state. In order to regulate the cultivated land in China synthetically and three-dimensionally, according to Chinese national conditions, trinity comprehensive regulatory system about the quantity, quality and ecology of the cultivated land was studied from the perspective of system theory and public administration. Through literature analysis method combined with cutting-edge technology, the ecological regulation theory was improved based on the current relatively mature theory of cultivated land quantity, quality supervision system, the innovation of ecological regulation theory was researched, the index of cultivated land quantity, quality and ecology was constructed, and then a trinity comprehensive index system was built on this basis. Through data acquisition system of remote sensing technology, the internet of things and the internet to real-timely acquire multi-source data, and through cleansing and integration, to build cloud database that is a supervision technology system can be promoted and easy to replicate in the test points all over the country. Researching regulatory index rapid computing technology, the trinity comprehensive regulatory system was set up based on multi-source data, distributed service-oriented cultivated land. The cultivated land trinity supervision platform was constructed, it would make idea into a finished product, and provided service for government depatrments and regulatory decisions. The trinity supervision system of the cultivated land can provide technical support for the regulation and maintenance of the cultivated land in China.

cultivated land; quantity; quality; ecology; trinity; monitoring and management

10.6041/j.issn.1000-1298.2017.01.001

2016-12-12

2016-12-21

國(guó)土資源部公益性行業(yè)科研專項(xiàng)(201511010-06)和國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)項(xiàng)目(2013AA10230103)

張超(1972—)，男，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事農(nóng)業(yè)與國(guó)土資源遙感監(jiān)測(cè)研究，E-mail: zhangchaobj@cau.edu.cn

鄖文聚(1963—)，男，研究員，博士生導(dǎo)師，主要從事土地利用工程、評(píng)價(jià)、整治和管理研究，E-mail: yunwenju@vip.sina.com

F301.21； X82

A

1000-1298(2017)01-0001-06