VGI 在田林县根标村地理国情监测耕地调查中的可行性研究

● 何 晶

（广西自然资源调查监测院，广西 南宁 530023）

2020 年，国家首次提出开展耕地种植属性调查，动态监测我国耕地种粮情况，遏制耕地“非粮化”态势，为我国粮食安全保驾护航。目前，行业内调查监测生产项目中使用得最多的调查监测手段仍然是传统的内业影像判读与野外调查相结合[1−2]。随着互联网技术的不断发展，志愿者地理信息（Volunteered Geographic Information，简称VGI）因成本低、现势性高、信息丰富而逐渐成为区别于传统测绘的一种新兴数据采集方式[3]。

VGI 的核心思想是“人人都是传感器”，公众可根据自身对周围地理环境的了解进行地理信息数据的采集。目前已有大量关于VGI 的研究，包括其关键技术、应用潜力，以及在数据管理、质量控制、政策法律方面面临的挑战等。

耕地耕作必然有人的参与，而这些参与者正是这类耕作信息最为便捷的采集者。笔者借鉴VGI 核心思想，以广西田林县根标村为例，通过村民采集数据的方式进行地理国情监测耕地种植属性调查。

1 研究过程

1.1 研究区概况

田林县地处广西与云南、贵州交界处，位于广西丘陵至云贵高原的过渡地带，境内物种多样，气候的地域性和季节性差异较大。耕种作物主要有水稻、甘蔗、玉米等。该县地貌类型以山地为主，耕地多零散分布于山涧谷中，且天气多变，气象灾害频发，外业调查的困难性较大。

1.2 研究方法

笔者选取田林县百乐乡根标村为研究区，使用2020 年度地理国情监测影像作为底图，将更新后地表覆盖分类数据划分好的耕地图斑绘制在底图上，村民在底图上填报耕地图斑的种植作物，如甘蔗、玉米等，最后由专业人员进行野外调查核实村民填报的数据成果（见表1）。为客观评价调查结果，使用了常规的内业影像判读方法进行对比，一是采用国家下发的当年度地理国情监测遥感影像；二是利用无人机获取分辨率优于0.01 m 的航飞影像，由专业人员通过影像判读对耕地图斑种植作物进行认定。

表1 村民调查结果与核对表

2 结果与分析

以专业人员的外业调查结果为准，对内业影像判读和村民调查等不同方式结果的正确率、效率和经济成本进行量化，量化结果如表2所示。

表2 调查结果比较表

使用地理国情监测影像人工判读耕种作物，虽然调查效率和经济成本低于其他方式，但其正确率仅在20 %～30 %，实践证明常规的年度监测影像基本无法对耕种作物进行准确判读；无人机航飞影像的分辨率大幅提升，在大部分情况下能分辨出作物种类，但对于甘蔗、玉米等在影像上具有相似特征的地物仍然不能准确判别，与生产项目对成果正确性的要求还有一定差距，且其经济成本远高于其他调查方式；村民调查与专业人员调查的结果最为接近，达到84 %以上，忽略专业人员调查存在的误差，可认为其调查结果可靠。

常规的遥感影像分辨率不能满足耕地耕种作物专项调查的要求，无人机获取影像虽然分辨率大幅提升，但从正确率来看还是不能满足项目需求，且经济成本较高，影像处理也需要时间，加之山区大多不具备小型无人机航飞的条件，大范围采用这种方式调查并不现实。与专业人员野外调查相比，村民熟悉当地地理环境、作物类型、耕种情况等，在日常劳作、生活的同时即可开展调查，不需额外耗费过多时间、精力，免去了专业人员大量的外业调查工作量，最大程度节约了各项成本开支，尤其是大大减少了专业人员在山区和恶劣天气外出调查的风险。

然而，此次试验也反映出村民调查存在一定的问题：一是数据完整性。由于没有约束机制，村民调查存在一定随意性，存在部分图斑未完成调查的情况，因此完成率仅达到68.55 %。二是数据有效性。数据由非专业人员采集，因人员未经培训或不具备相关知识，易使数据出现质量问题，如影像判读不准或采集内容不符合要求，而在采集完成后又缺乏相应的质量检查和控制机制，影响了数据成果的有效性。三是数据精确性。在专项调查中，对于采集属性内容在技术设计书中一般都有明确规定，但对于非专业人员来说可能难以充分理解和准确执行。因此不能完全沿用技术设计书的属性填写要求，需要对填报内容进行优化设定，符合村民对地理环境和事物的认知，后期再由专业人员在此基础上进行数据完善。

3 结语

笔者通过村民调查的方式，初步验证了VGI 在地理国情监测耕地种植属性调查中的可行性。通过村民调查的方式，较为准确地掌握了根标村耕地的种植情况，同时节约了大量的人力、物力和财力，为耕地种植属性调查监测和遏制耕地“非农化”“非粮化”提供了新的思路，值得在后续工作中进一步推广。

与常见的VGI 应用场景不同，耕地种植属性调查不存在采集精度、数据格式等不统一的问题，只需要志愿者填写调查对象的某一属性值（如作物名称），相对来说可操作性更强，可作为传统测绘领域的补充，有效解决传统地理空间信息采集和调查人力、物力消耗大的问题，对于工作量大、现势性要求高的地理国情监测工作具有较大应用潜力。然而，通过对调查过程和成果进行分析总结，笔者发现VGI 应用于地理国情监测时在数据完整性、有效性和精确度等方面存在一定的问题。针对这些问题，笔者认为，后续应逐步建立完善的机制来逐步提高志愿者调查成果的可用性和可靠性：一是加强前期培训，在工作开展前期，派驻专业人员到项目所在地对志愿者进行培训，使其具备一定的调查所需相关知识和技能；二是建立成果检核机制，如通过分配一定比例的重叠任务区实现对调查成果质量情况的把控或由专业调查人员进行一定比例的成果复核等；三是通过一定的激励政策，对成果质量优良的志愿者进行适当奖励，争取广泛建立起具备相应技能、相对稳定的志愿者队伍；四是通过提高软硬件设备的易用性、优化作业流程等方式，最大程度降低志愿者在调查时的操作难度。