1. 引言
耕地是人类赖以生存的基本资源和条件，其数量和质量是保证国家粮食安全、建设和谐社会、推动可持续发展的重要资源保障。目前，我国的耕地资源存在着人均面积少、整体质量下降、退化严重、后备资源不足、减少势头仍未遏制等一系列问题 [1]，耕地资源的保护已成为关系到我国经济和社会可持续发展的全局性战略问题 [2]。
为有效解决耕地资源开发利用中存在的问题，在自然资源部信息化建设的指引下，围绕资源监管、宏观调控和服务社会的目标，国内一些地区已逐步开始进行耕地保护信息化系统的建设工作。但这些系统大多数是零散的、孤立的，无法和耕地资源管理各系统有效衔接以及数据共享，同时仍存在着信息化程度低、分析功能缺乏、无法实现图文一体化等问题，不能完全满足新形势下对耕地资源保护的要求。
在自然资源基层执法力量薄弱的现实面前，要做到耕地大范围动态化、精细化、精准化监管，靠传统的磨破轮胎、跑断腿“人防”的方法是行不通的，只能借助信息化手段去实现。充分发挥高分遥感、人工智能、深度学习、大数据分析、“互联网+”等现代信息技术在耕地保护中的应用，建立“数据精心治理–业务精细管理–利用精准决策”的耕地保护监测监管体系 [3]，为耕地数量、质量、生态“三位一体” [4] 保护和管理决策提供支撑，做到趋势模拟推演更精准、业务分类管理更科学、数据赋码全过程贯穿，是完善耕地保护机制的有效途径。
以卫星遥感、无人机、先进传感器、物联网等现代遥感和监测技术为依托，以云计算、大数据、人工智能等新一代信息技术为手段 [5]，按照落实最严格的耕地保护制度要求，在自然资源“一张图”数据基础上，构建耕地保护“一张图”，基于国土空间基础信息平台，构建以耕地用途管制为核心，包括耕地占补平衡、进出平衡、永农补划、设施农用地、非农非粮化监测在内的耕地保护全流程业务应用，面向自然资源、农业农村等部门及各级田长，提供耕地保护服务，实现耕地精准识别、科学分析、高效落地、动态监管、智能决策，切实响应耕地“数量、质量、生态”三位一体的要求。
2. 全要素立体监管
构建“天上看、空中巡、地上查、全程管”立体监管网络 [6]，即天上卫星、空中无人机定期巡航监测体系，地上重点区域视频监控与物联传感、手机APP巡查上报常态监测体系，以及耕地保护监管系统，实现耕地和永久基本农田全天候动态监测与管理。“天上看、空中巡”数据更准更全。整合高分系列遥感卫星等多源卫星资源，每年分四季度获取高清遥感影像数据，确保基础数据获取更加及时、精准和全面。同时，整合土地利用现状、土地利用总体规划、耕地质量等别、永久基本农田、耕地占补平衡、建设用地审批等基础数据，形成耕地保护综合应用数据库。“地上查”自动监测更精更细。结合陕西实际，分为陕北高原、关中平原和秦巴山地三类解译规则集，采用国际领先图像解译技术进行高精度的自动化智能分析判读，实现全区耕地变化图斑的准确判读定位，不仅能发现耕地变化，还能解译出耕地变化后的地类。开发建设的实地核查举证系统，将监测出来的疑似变化图斑，直接分发各县(市、区)进行现场核实举证，耕地变化情况实现即时在线监管，违法查处更加高效快捷。“全程管”动态监管更实更优。从耕地变化图斑监测到变化图斑举证、违法图斑处置，建立全流程的制度体系，明确省、市、县各自工作内容形成三级纵向联动、横向全方位监管的耕地保护合力。同时，进一步完善管理系统应用，将耕地占补平衡、永久基本农田、设施农用地等管理图层添加到监测监管系统中，实现耕地增加、减少、变化等全过程管理。
3. AI赋智监管
基于卫星遥感影像和航拍高清影像、视频监控、环境监测等物联传感信息，通过对遥感影像、视频图像进行分析，结合AI智能算法，实现耕地规模、布局、质量、变化等开发利用保护情况的智能解译、空间分析和模拟推演，以信息化手段支撑耕地用途管制，对耕地“非农化、非粮化”、耕地红线识别与监测，对违法占用耕地、闲置用地等情况进行智能识别和空间智能感知，提升耕地保护工作中的智能分析水平。
4. 手机信令监测
手机信令数据作为人类活动的重要信息，是耕地保护日常监测的一种补充信息来源，在耕地保护监管监测中也能发挥积极作用。可以根据耕地地块范围和基站覆盖范围确定监测监管单元，对指定时间段内监测人类活动，利用单日夜间人数或单日日间人数的手机信令数据信息的分析，对疑似占用耕地监测行为进行分析，也可以对闲置耕地、耕地撂荒等情况进行辅助识别。
5. 田长移动巡查
以落实“田长制”为抓手，针对田长巡查工作提供移动端应用 [7]。例如，田长扫描“耕地码”，查看该宗耕地的四至范围、面积，实时定位地块位置，跟踪记录田块巡查信息、发现问题拍照上报，让田长管理工作“数据上图”。同时，基于耕地保护知识、播报耕地信息动态、耕地保护案例成果等咨询集成和动态更新，田长可以通过系统一键分享转发给村民，方便政策宣传推广，增强百姓获得感、满足感。
6. 云端多跨协同
利用“互联网+”推动耕地保护监管的多主体、多层级协同。针对“两非”监管工作，可以由业务部门云端进行违法识别、任务派发和整改跟踪；可以由田长在移动端进行违法核查、证据收集、信息上报等操作。具体而言，就是在云端/PC端可以按照基本农田、耕地、补充耕地图斑等分类管理，通过“空间码”集成地块位置、地块利用优先序、违法违规行为等，实现耕地信息公开、监督、反馈，问题发现、认定、处置整改“一码追踪”。在移动端，以码为链田长完成巡田任务、上报问题、解决问题的全过程作业，并按时间阶段、按照问题类型等进行汇总分析，分类处理。
7. 耕地保护“一张图”
全面汇聚现状、规划、管理等耕地相关数据，实现耕地信息“一张图”管理，支撑耕地保护全过程闭环监管。以耕地管理为专题，按数据属性归类，分为耕地管理数据、关联业务数据、规划管控数据和基础现状数据。对现有耕地业务以及其关联的业务进行梳理，摸清数据关联关系，构建耕地保护数据图谱。以耕地保护业务为导向，采用系统对接和人工摆渡的方式进行数据协同共享、数据汇交与数据回流，形成“全、准、活”的耕地保护“一张图”数据。
8. 结论
在自然资源基层执法力量薄弱的现实面前，要做到耕地大范围动态化、精细化、精准化监管，必须借助于各种新型的现代新型信息化技术。通过构建“天上看、空中巡、地上查、全程管”立体监管网络，实现耕地和永久基本农田全天候动态监测与管理，再基于卫星遥感影像和航拍高清影像、视频监控、环境监测等物联传感信息，结合AI智能算法，实现耕地规模、布局、质量、变化等开发利用保护情况的智能解译、空间分析和模拟推演，结合利用单日夜间人数或单日日间人数的手机信令数据信息的分析，进一步落实“田长移动巡查”制度，实现云端多跨协同作业的耕地信息公开、监督、反馈，问题发现、认定、处置整改“一码追踪”，最终全面汇聚现状、规划、管理等耕地相关数据，实现耕地信息“一张图”管理，支撑耕地保护全过程闭环监管。