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基于遥感影像的农村土地整治项目区耕地变化动态监测方法
摘要:遥感影像因覆盖范围广、获取便捷,成了农村土地整治项目区耕地变化动态监测的有力手段。收集项目区不同时段遥感影像, 用专业图像处理技术提取耕地面积、空间分布等特征信息。对比各时段信息,掌握耕地变化情况,像新增、减少耕地的数量与位置变化, 以此评估土地整治效果,给后续合理规划、科学决策及持续耕地保护等工作提供可靠依据,推动农村土地资源可持续利用与农业健康发展。关键词:遥感影像、农村土地整治、耕地变化、动态监测、土地资源利用
引言
农村土地整治是优化土地资源配置、保障耕地数量与质量的关键举措,耕地变化动态监测是评估整治成效、防范资源浪费的核心环节。当前传统监测手段覆盖范围有限、数据更新滞后,难以满足项目区精细化管理需求。遥感技术有多时相、大范围、高分辨率特性,为破解这一难题提供有效路径。构建科学的遥感监测体系,捕捉耕地变化信息,可为土地整治方案优化提供支撑,也能为耕地保护长效机制建设奠定基础,对推动农村土地资源可持续利用有重要意义。
一、农村土地整治项目区耕地变化监测的现存问题与需求分
(一)农村土地整治项目区耕地变化监测的现存问题
农村土地整治项目区多有地块碎片化、地形复杂及田埂交错、沟渠密布的情况,传统监测手段应对这些场景短板显著。数据获取上,人工实地勘测需大量人力物力,勘测人员携仪器逐地块记录,还易受天气、地形影响,雨季泥泞会延缓进度,山区陡坡、密林区域甚至无法抵达,数据采集周期因此长达1-2 个月,覆盖范围有限,难同步捕捉全域耕地实时变化。偏远山区或万亩以上整治区域尤其明显,零星耕地因勘测难、成本高易遗漏,某丘陵项目就曾因 3 处山间小块耕地未勘测,导致耕地面积统计偏差达 5% 。数据精度与更新方面,传统方法依赖纸质地图标注或阶段性报表,更新频率为每季度或每半年,远跟不上整治工程带来的耕地动态变化。人工记录还易出现坐标偏差、面积估算误差,难反映耕地数量、质量、空间分布的细微变化。像耕地与园地、林地的边界模糊地带,仅靠肉眼判定难界定变化范围,若某地块改良后从低产耕地转为园地,未更新的数据会让整治效果评估中耕地质量提升率偏高,影响验收准确性。数据整合与分析时,农业、自然资源、住建等部门监测数据格式与标准不统一,农业部门记录耕地肥力、自然资源部门关注权属与面积,存储格式分别为 Excel、CAD,缺乏统一对接标准,数据共享与协同分析困难。部分项目同一地块在不同部门数据中面积差达 8%,难形成“采集 - 分析 - 应用”完整监测链条,无法为整治方案调整、后期管护提供全面数据支撑。
(二)农村土地整治项目区耕地变化监测的核心需求
从土地整治项目“保障耕地、优化利用”的实施目标来看,耕地变化监测存在多维度核心需求,各需求相互关联支撑整治成效。数量监测需掌握整治全周期耕地面积动态增减,统计荒草地开发、宅基地复垦的新增耕地规模,核算灌溉渠道、田间道路建设占用或地块合并调整的原有耕地面积,记录耕地与林地、建设用地的转化情况,某平原项目需明确 120 亩耕地是否依规转生态林地,以此判断是否达“耕地数量不减少”目标,保障区域耕地总量平衡。质量监测要突破“重数量轻质量”局限,实时跟踪核心指标:土壤肥力上监测有机质、氮磷钾含量,评估秸秆还田等措施效果;灌溉条件上核查管网覆盖与水源保障,判断是否“旱能灌、涝能排”;耕作层厚度需确保土地平整时不破坏,维持 25 厘米以上标准。同时警惕土壤沙化、施工污染等问题,为优化耕地质量提升方案提供依据,保障耕地稳定产出。空间分布监测需可视化呈现耕地位置调整、形状变化及连片程度,某丘陵项目监测零散地块是否整合成规则地块、田埂是否合理缩减,判断布局是否适配规模化经营与农机作业,结合数据评估泵站、农机站等设施配套合理性,为农业生产布局优化与土地高效利用提供方向。管理决策需监测数据及时反馈、快速更新,整治中期发现新增耕地未达预期可调整复垦方案,雨季监测到耕地涝害可启动排水修缮,通过“实时监测 - 快速响应”机制及时解决问题,保障项目推进,实现“数量、质量、生态”协同的整治目标。
二、基于遥感影像的耕地变化动态监测方法构建与实施路径
(一)基于遥感影像的耕地变化动态监测方法构建
监测方法构建要围绕遥感数据特性与耕地变化特征,形成覆盖数据选择、模型设计、精度优化的完整技术体系,精准捕捉项目区耕地动态变化。数据源选择按项目需求分层筛选:县域级大面积整治项目,优先用 Landsat-8(30 米分辨率)、Sentinel-2(10 米分辨率)影像,这类影像覆盖广(单景超 10 万平方公里)、成本低,适配周期性全域监测;乡镇级小范围高精度项目,选用GF-2(2 米分辨率)、WorldView-3(0.3 米分辨率)影像,能清晰呈现地块边界、田埂细节,避免细碎耕地漏判。还需把控影像时相连续性,除整治前基准期、整治后验收期外,关键阶段补充影像,形成“基准-过程 - 结果”时间序列,不遗漏耕地变化关键节点。耕地信息提取要构建“光谱+ 空间”双维度模型:通过归一化植被指数(NDVI)强化光谱特征,利用生长季耕地NDVI 值(0.3-0.8)与裸地(<0.2)、水体( <0 )的差异,初步圈定潜在耕地;引入面向对象分类技术,按分辨率分割地块单元,结合耕地空间属性(规则矩形、连续分布)与纹理特征(均匀植被纹理)优化规则,减少园地、林地干扰。同时集成差值法与主成分分析法建变化检测模块:两期影像 NDVI 差值> 0.2 判定为新增耕地、< -0.2 为减少耕地;主成分分析法压缩冗余信息、突出变化区域光谱差异,双重验证提升定位精度,降低云层阴影、季节性植被波动的影响。详情见图1

(二)基于遥感影像的耕地变化动态监测实施路径
实施路径按“数据处理- 信息提取- 变化分析- 结果输出”逻辑推进,各环节紧密衔接保障精度与效率。数据处理阶段需对多源遥感影像预处理:辐射校正结合大气校正模型,消除大气散射、传感器误差,确保影像灰度值反映地物真实反射特性;几何校正采用地面控制点法,将影像坐标匹配至国家 2000 大地坐标系,空间位置误差控制在 1 个像素内;图像裁剪依据项目区矢量边界,用掩膜技术剔除冗余信息,保留边界 500 米缓冲带避免边缘地块丢失。信息提取与变化检测阶段,依托融合光谱与空间特征的模型操作:对不同时相影像,先通过NDVI计算生成植被覆盖度图(NDVI值0.3-0.8区间为潜在耕地),初步区分耕地与非耕地;再用面向对象分类技术,将影像分割为相似特征地块单元,优化分类规则提升边界识别精度,减少与园地、林地混淆;变化检测采用差值法与主成分分析法结合,叠加分析不同时相分类结果,人工交互核查剔除伪变化,标注变化地块坐标、面积及类型。变化结果分析与输出阶段,结合土地整治工程档案与实地数据:比对规划图、进度表判断变化原因,新增耕地对应荒草地土壤改良工程则为未利用地开发,减少区域重合基建红线则归因为设施占用。同时用 GIS 技术制作专题地图,标注变化区域信息,辅以统计报表呈现数量占比、时空分布,报表含影像编号、处理方法、精度验证等信息,确保成果可追溯,为整治验收、规划调整及耕地保护提供支撑。
三、遥感监测在农村土地整治项目中的应用效果与实践价值
(一)遥感监测在农村土地整治项目中的应用效果
在农村土地整治项目全周期中,遥感监测展现出精准高效的应用成效。整治过程监管阶段,通过多时相影像对比,可实时追踪工程进度与耕地变化的匹配度,某平原地区整治项目借助 Sentinel-2影像监测发现,原定 3 个月完成的耕地平整工程,因局部地块土壤改良滞后导致耕地连片进度延缓 15% ,及时反馈后调整施工方案,保障了整治按期完成。整治效果核验阶段,遥感监测能突破人工核验的局限,精准核算新增耕地面积与质量达标率,某丘陵地区项目通过 GF-2 影像提取耕地信息,得出新增耕地实际面积与申报面积误差仅 2.3%,同时结合 NDVI 值分析,确认 89% 的新增耕地土壤肥力达到优质耕地标准,为整治效果验收提供了客观数据依据。后期管护阶段,遥感监测可定期扫描项目区,及时发现耕地被违规占用、撂荒等问题,某项目通过季度性影像监测,发现 2 处耕地因临时建筑占用问题,在问题出现 1 个月内便完成整改,有效维护了整治成果。
(二)遥感监测在农村土地整治项目中的实践价值
遥感监测的实践价值不仅体现在项目管理层面,更延伸至土地资源可持续利用与农业发展领域。管理效率提升方面,相比传统人工监测,遥感监测将项目区数据获取与分析周期缩短 60% 以上,还减少跨部门数据协同的沟通成本,某省份推广遥感监测后,土地整治项目审批流程中数据核验时间从 15 个工作日压缩至 5 个工作日,显著提升行政效率。耕地保护机制完善方面,遥感监测形成的耕地变化数据库,可长期追踪区域耕地动态,为制定差异化耕地保护政策提供支撑,针对北方干旱地区,结合历年遥感监测的耕地灌溉条件变化数据,优化节水灌溉设施布局,推动耕地质量持续提升。农业发展赋能方面,遥感监测获取的耕地空间分布、连片程度等信息,能为农业规模化经营提供规划依据,某粮食主产区依据遥感监测结果,将整治后的耕地划分为 12 个连片种植区,引入大型农机作业后,粮食亩产提升 18% ,切实推动了农业现代化转型。
结语
针对农村土地整治项目区耕地变化动态监测的研究,明确传统监测手段在效率、精度与覆盖范围上的局限,构建起以遥感影像为核心的监测方法体系,通过数据源筛选、信息提取模型设计与标准化实施路径,实现对耕地数量、质量及空间分布变化的精准捕捉。实践应用表明,该监测方式能提升整治过程监管与效果核验的效率,还能为耕地保护政策制定与农业规模化发展提供数据支撑,有效服务于农村土地资源可持续利用。后续可进一步优化高分辨率影像与多源数据的融合技术,提升复杂地形区耕地变化识别精度;同时推动监测成果与土地整治规划、农业生产管理等系统的衔接,强化数据共享与综合应用能力,让遥感监测在农村土地治理领域发挥更全面的支撑作用。
参考文献
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