VGI 在田林縣根標村地理國情監測耕地調查中的可行性研究

● 何 晶

（廣西自然資源調查監測院，廣西 南寧 530023）

2020 年，國家首次提出開展耕地種植屬性調查，動態監測我國耕地種糧情況，遏制耕地“非糧化”態勢，為我國糧食安全保駕護航。目前，行業內調查監測生產項目中使用得最多的調查監測手段仍然是傳統的內業影像判讀與野外調查相結合[1?2]。隨著互聯網技術的不斷發展，志愿者地理信息（Volunteered Geographic Information，簡稱VGI）因成本低、現勢性高、信息豐富而逐漸成為區別于傳統測繪的一種新興數據采集方式[3]。

VGI 的核心思想是“人人都是傳感器”，公眾可根據自身對周圍地理環境的了解進行地理信息數據的采集。目前已有大量關于VGI 的研究，包括其關鍵技術、應用潛力，以及在數據管理、質量控制、政策法律方面面臨的挑戰等。

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，以廣西田林縣根標村為例，通過村民采集數據的方式進行地理國情監測耕地種植屬性調查。

1 研究過程

1.1 研究區概況

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，境內物種多樣，氣候的地域性和季節性差異較大。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，氣象災害頻發，外業調查的困難性較大。

1.2 研究方法

筆者選取田林縣百樂鄉根標村為研究區，使用2020 年度地理國情監測影像作為底圖，將更新后地表覆蓋分類數據劃分好的耕地圖斑繪制在底圖上，村民在底圖上填報耕地圖斑的種植作物，如甘蔗、玉米等，最后由專業人員進行野外調查核實村民填報的數據成果（見表1）。為客觀評價調查結果，使用了常規的內業影像判讀方法進行對比，一是采用國家下發的當年度地理國情監測遙感影像；二是利用無人機獲取分辨率優于0.01 m 的航飛影像，由專業人員通過影像判讀對耕地圖斑種植作物進行認定。

表1 村民調查結果與核對表

2 結果與分析

以專業人員的外業調查結果為準，對內業影像判讀和村民調查等不同方式結果的正確率、效率和經濟成本進行量化，量化結果如表2所示。

表2 調查結果比較表

使用地理國情監測影像人工判讀耕種作物，雖然調查效率和經濟成本低于其他方式，但其正確率僅在20 %～30 %，實踐證明常規的年度監測影像基本無法對耕種作物進行準確判讀；無人機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，但對于甘蔗、玉米等在影像上具有相似特征的地物仍然不能準確判別，與生產項目對成果正確性的要求還有一定差距，且其經濟成本遠高于其他調查方式；村民調查與專業人員調查的結果最為接近，達到84 %以上，忽略專業人員調查存在的誤差，可認為其調查結果可靠。

常規的遙感影像分辨率不能滿足耕地耕種作物專項調查的要求，無人機獲取影像雖然分辨率大幅提升，但從正確率來看還是不能滿足項目需求，且經濟成本較高，影像處理也需要時間，加之山區大多不具備小型無人機航飛的條件，大范圍采用這種方式調查并不現實。與專業人員野外調查相比，村民熟悉當地地理環境、作物類型、耕種情況等，在日常勞作、生活的同時即可開展調查，不需額外耗費過多時間、精力，免去了專業人員大量的外業調查工作量，最大程度節約了各項成本開支，尤其是大大減少了專業人員在山區和惡劣天氣外出調查的風險。

然而，此次試驗也反映出村民調查存在一定的問題：一是數據完整性。由于沒有約束機制，村民調查存在一定隨意性，存在部分圖斑未完成調查的情況，因此完成率僅達到68.55 %。二是數據有效性。數據由非專業人員采集，因人員未經培訓或不具備相關知識，易使數據出現質量問題，如影像判讀不準或采集內容不符合要求，而在采集完成后又缺乏相應的質量檢查和控制機制，影響了數據成果的有效性。三是數據精確性。在專項調查中，對于采集屬性內容在技術設計書中一般都有明確規定，但對于非專業人員來說可能難以充分理解和準確執行。因此不能完全沿用技術設計書的屬性填寫要求，需要對填報內容進行優化設定，符合村民對地理環境和事物的認知，后期再由專業人員在此基礎上進行數據完善。

3 結語

筆者通過村民調查的方式，初步驗證了VGI 在地理國情監測耕地種植屬性調查中的可行性。通過村民調查的方式，較為準確地掌握了根標村耕地的種植情況，同時節約了大量的人力、物力和財力，為耕地種植屬性調查監測和遏制耕地“非農化”“非糧化”提供了新的思路，值得在后續工作中進一步推廣。

與常見的VGI 應用場景不同，耕地種植屬性調查不存在采集精度、數據格式等不統一的問題，只需要志愿者填寫調查對象的某一屬性值（如作物名稱），相對來說可操作性更強，可作為傳統測繪領域的補充，有效解決傳統地理空間信息采集和調查人力、物力消耗大的問題，對于工作量大、現勢性要求高的地理國情監測工作具有較大應用潛力。然而，通過對調查過程和成果進行分析總結，筆者發現VGI 應用于地理國情監測時在數據完整性、有效性和精確度等方面存在一定的問題。針對這些問題，筆者認為，后續應逐步建立完善的機制來逐步提高志愿者調查成果的可用性和可靠性：一是加強前期培訓，在工作開展前期，派駐專業人員到項目所在地對志愿者進行培訓，使其具備一定的調查所需相關知識和技能；二是建立成果檢核機制，如通過分配一定比例的重疊任務區實現對調查成果質量情況的把控或由專業調查人員進行一定比例的成果復核等；三是通過一定的激勵政策，對成果質量優良的志愿者進行適當獎勵，爭取廣泛建立起具備相應技能、相對穩定的志愿者隊伍；四是通過提高軟硬件設備的易用性、優化作業流程等方式，最大程度降低志愿者在調查時的操作難度。