董春巖
(農(nóng)業(yè)農(nóng)村部信息中心,北京100125)
農(nóng)村人居環(huán)境整治是實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的重要任務(wù),也是一項(xiàng)長(zhǎng)期性工作。自2018年1 月,中共中央辦公廳、國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)《農(nóng)村人居環(huán)境整治三年行動(dòng)方案》以來(lái),全國(guó)各地深入推進(jìn)農(nóng)村生活垃圾、廁所糞污、農(nóng)村生活污水的治理,提升了村容村貌,強(qiáng)化了村莊規(guī)劃管理,農(nóng)村人居環(huán)境得到了極大改善,生態(tài)宜居、鄉(xiāng)風(fēng)文明、治理有效的總要求正在逐步實(shí)現(xiàn),農(nóng)民群眾增強(qiáng)了獲得感和幸福感,農(nóng)民生活正悄然發(fā)生著變化[1-3]。截至2019 年底,全國(guó)90%以上的村莊開(kāi)展了清潔行動(dòng),農(nóng)村衛(wèi)生廁所普及率超過(guò)60%,農(nóng)村生活垃圾收運(yùn)處置體系已覆蓋全國(guó)84%以上的行政村,86%的非正規(guī)垃圾堆放點(diǎn)已完成整治,約30%農(nóng)戶生活污水得到有效管控,農(nóng)村廁所改好了、垃圾清理了、河塘變清了。
農(nóng)村人居環(huán)境整治工作成效得益于《農(nóng)村人居環(huán)境整治三年行動(dòng)方案》的有序推進(jìn)、全國(guó)各地的通力協(xié)作以及農(nóng)民群眾的大力支持[4]。2020 年是農(nóng)村人居環(huán)境整治3 年行動(dòng)的收官之年,對(duì)農(nóng)村人居環(huán)境整治的成效檢驗(yàn)尤為關(guān)鍵,這關(guān)乎整治工作的持續(xù)全面實(shí)施。在整治成效基礎(chǔ)上,形成全國(guó)農(nóng)村人居環(huán)境監(jiān)測(cè)體系,查找整治中群眾反映的問(wèn)題和意見(jiàn),了解社情民意,及時(shí)進(jìn)行整改,有利于讓農(nóng)村人居環(huán)境整治工作發(fā)揮實(shí)效。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用,遙感、人工智能、大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代信息技術(shù)可以對(duì)農(nóng)村人居環(huán)境整治成果進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)督,對(duì)各類農(nóng)村人居環(huán)境舉報(bào)問(wèn)題進(jìn)行初步核實(shí),有助于構(gòu)建天空地一體化的農(nóng)村人居環(huán)境監(jiān)測(cè)體系。因此,現(xiàn)代信息化技術(shù)將是農(nóng)村人居環(huán)境整治成效監(jiān)測(cè)的重要技術(shù)手段,也是農(nóng)村人居環(huán)境整治工作的重要發(fā)展方向[5-6]。
文章以農(nóng)村人居環(huán)境整治工作成效監(jiān)測(cè)作為切入點(diǎn),提出了對(duì)農(nóng)村人居環(huán)境整治成果監(jiān)測(cè)思路,結(jié)合工作實(shí)際,闡述了構(gòu)建天空地一體化的農(nóng)村人居環(huán)境大數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)平臺(tái)的方法[7],梳理了構(gòu)建農(nóng)村人居環(huán)境數(shù)據(jù)資源庫(kù)、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、舉報(bào)核查系統(tǒng)、評(píng)估系統(tǒng)的流程,總結(jié)了農(nóng)村人居環(huán)境監(jiān)測(cè)工作的有關(guān)政策建議和下一步工作展望?;谶b感、大數(shù)據(jù)、人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)手段,構(gòu)建天空地一體化的農(nóng)村人居環(huán)境大數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)平臺(tái),實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)村人居環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、應(yīng)急管理和可視化展示,將對(duì)農(nóng)村人居環(huán)境整治成效進(jìn)行有效的監(jiān)督和核查,實(shí)現(xiàn)整治效果全過(guò)程的在線監(jiān)督,充分發(fā)揮信息化助力農(nóng)村人居環(huán)境整治工作的獨(dú)特作用,這對(duì)推動(dòng)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展、持續(xù)改善農(nóng)村人居環(huán)境至關(guān)重要[8]。
農(nóng)村人居環(huán)境整治是一項(xiàng)長(zhǎng)期工作,需要借助遙感、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)手段,實(shí)現(xiàn)農(nóng)村人居環(huán)境全要素、全方位、全覆蓋監(jiān)測(cè)及監(jiān)測(cè)結(jié)果在線化,才有利于不斷鞏固整治成果和成效。該文設(shè)計(jì)利用3~5 年時(shí)間,以亞米級(jí)衛(wèi)星遙感和厘米級(jí)無(wú)人機(jī)航攝影像資源,建成全國(guó)農(nóng)村人居環(huán)境監(jiān)測(cè)體系。綜合考慮當(dāng)前遙感數(shù)據(jù)源的滿足程度、技術(shù)水平,可以利用高分衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)為主、村莊本底調(diào)查為輔,在1~2年時(shí)間內(nèi)建設(shè)遙感抽樣與統(tǒng)計(jì)調(diào)查相結(jié)合的全國(guó)農(nóng)村人居環(huán)境本底一張圖,并逐步構(gòu)建全要素、全方位、全覆蓋的亞米或厘米級(jí)遙感監(jiān)測(cè)體系,加強(qiáng)農(nóng)村人居環(huán)境整治成果的監(jiān)督和核查,構(gòu)建天空地一體化的農(nóng)村人居環(huán)境大數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)平臺(tái)。
以2 m 以上高分辨率遙感影像為主,構(gòu)建以全國(guó)農(nóng)村人居環(huán)境空間分布一張圖為核心的農(nóng)村人居環(huán)境數(shù)據(jù)資源庫(kù)。以國(guó)產(chǎn)高分2 米空間分辨率遙感影像為主,以亞米級(jí)衛(wèi)星影像、厘米級(jí)無(wú)人機(jī)航攝影像為輔,獲取全國(guó)農(nóng)村人居環(huán)境空間分布一張圖,每年對(duì)一張圖進(jìn)行更新,結(jié)合監(jiān)控?cái)z像頭、人工調(diào)查等多種采集方式,獲取農(nóng)村人居環(huán)境數(shù)據(jù)資源,建設(shè)農(nóng)村人居環(huán)境數(shù)據(jù)資源庫(kù),包括影像數(shù)據(jù)庫(kù)、本底數(shù)據(jù)庫(kù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)。影像數(shù)據(jù)庫(kù)包括高分系列2 m 級(jí)遙感影像、亞米級(jí)遙感影像、無(wú)人機(jī)航攝影像等;本底數(shù)據(jù)庫(kù)包括居民點(diǎn)空間分布數(shù)據(jù)、行政區(qū)劃、基礎(chǔ)地理信息、地名地址等內(nèi)容,并逐步完善基本農(nóng)田及道路、池塘、養(yǎng)殖場(chǎng)、垃圾堆放地等農(nóng)村基礎(chǔ)數(shù)據(jù);業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)包括舉報(bào)信息和污染源信息等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù),其中舉報(bào)信息包含時(shí)間、地點(diǎn)、經(jīng)緯度、照片、語(yǔ)音、文字描述等屬性信息。
借助語(yǔ)義、語(yǔ)音以及遙感分析、機(jī)器學(xué)習(xí)等手段,自動(dòng)識(shí)別出農(nóng)村人居環(huán)境問(wèn)題舉報(bào)地區(qū)、事件發(fā)生地區(qū),將分析結(jié)果通過(guò)地圖、圖表綜合展示。
(1)利用遙感技術(shù)實(shí)現(xiàn)主動(dòng)監(jiān)測(cè)。針對(duì)農(nóng)村人居環(huán)境監(jiān)測(cè)中的舉報(bào)熱點(diǎn)區(qū)域,根據(jù)農(nóng)村垃圾點(diǎn)的紋理、空間及光譜等特征,構(gòu)建高分辨率遙感影像垃圾提取模型,同時(shí)利用遙感技術(shù)反演水體葉綠素、水體懸浮物及水體飽和度等指數(shù),構(gòu)建基于光譜的水污染識(shí)別模型。通過(guò)垃圾提取、水污染識(shí)別等遙感計(jì)算模型,實(shí)現(xiàn)舉報(bào)熱點(diǎn)區(qū)域的垃圾、水體污染狀況可視化分析展示,以此為依據(jù),評(píng)估農(nóng)村人居環(huán)境垃圾和水污染的狀況,核查舉報(bào)信息是否真實(shí)。
(2)基于抽樣點(diǎn)的主動(dòng)監(jiān)測(cè)。利用無(wú)人機(jī)航測(cè)、視頻監(jiān)控及人工采集等技術(shù)手段,在試點(diǎn)范圍內(nèi)建立農(nóng)村水體、垃圾和廁所定點(diǎn)抽樣監(jiān)測(cè)制度,快速精細(xì)獲取農(nóng)村人居環(huán)境監(jiān)測(cè)主體更新情況,供相關(guān)部門進(jìn)行月度、季度及年度人居環(huán)境改善情況考核。依托農(nóng)村人居環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng),以“精準(zhǔn)測(cè)、按時(shí)報(bào)、高效管”為行動(dòng)原則,實(shí)現(xiàn)全國(guó)行政區(qū)四級(jí)管理的農(nóng)村人居環(huán)境定點(diǎn)抽樣主動(dòng)監(jiān)測(cè)體系,為宏觀決策提供支持。
(3)建立污染源舉報(bào)信息一張圖。針對(duì)農(nóng)村人居環(huán)境整治舉報(bào)的問(wèn)題進(jìn)行實(shí)時(shí)采集,基于國(guó)家農(nóng)業(yè)農(nóng)村時(shí)空數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái),直觀展示全國(guó)范圍內(nèi)的農(nóng)村人居環(huán)境問(wèn)題分布,包括污染源定位(地名地址、坐標(biāo)位置、舉報(bào)時(shí)間等)、污染源屬性(污染類別、涉及范圍、嚴(yán)重程度等);按照垃圾、廁所糞污、污水三種污染源分類,對(duì)時(shí)間、空間、主體、污染程度等不同維度進(jìn)行多維分析,建立全國(guó)污染源舉報(bào)信息熱力分布圖,直觀顯示農(nóng)村垃圾、廁所糞污和污水等問(wèn)題重點(diǎn)發(fā)生區(qū)域。
針對(duì)農(nóng)村人居環(huán)境群眾舉報(bào)系統(tǒng)中的農(nóng)村生活垃圾、水體污染、廁所改造3 類信息,采用衛(wèi)星遙感、無(wú)人機(jī)等多源數(shù)據(jù),利用人工智能技術(shù),開(kāi)展對(duì)3 類舉報(bào)信息的驗(yàn)證工作。針對(duì)全國(guó)農(nóng)村生活垃圾、污染水體、農(nóng)村廁所舉報(bào)信息的驗(yàn)證結(jié)果,采用大數(shù)據(jù)分析可視化技術(shù),形成農(nóng)村人居環(huán)境舉報(bào)核查一張圖,并實(shí)時(shí)更新和動(dòng)態(tài)發(fā)布。
(1)舉報(bào)信息AI 智能識(shí)別。針對(duì)手機(jī)APP 上報(bào)的農(nóng)村污染數(shù)據(jù),根據(jù)其類別劃分為語(yǔ)音、圖像及文本信息,分別采用語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)、圖像分類系統(tǒng)和自然語(yǔ)言處理模型,對(duì)舉報(bào)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行智能識(shí)別。語(yǔ)音數(shù)據(jù)方面,直接抓取舉報(bào)電話中的地理位置,將語(yǔ)音信息轉(zhuǎn)成語(yǔ)譜圖,利用模型系統(tǒng)對(duì)電話舉報(bào)信息進(jìn)行分類,確定污染類型及污染程度。圖像數(shù)據(jù)方面,采用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行分類,判斷舉報(bào)區(qū)域是否被污染,抓取圖中被污染區(qū)域進(jìn)行智能識(shí)別(圖1)。針對(duì)舉報(bào)的文本信息,采用智能分詞技術(shù),提取文本信息中污染位置、污染類型與污染程度等信息。
(2)農(nóng)村水體污染遙感核查。針對(duì)農(nóng)村水體污染舉報(bào)信息,采用高空間分辨率和高光譜分辨率衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù),構(gòu)建基于遙感光譜的水污染識(shí)別模型,通過(guò)工程化大批量遙感數(shù)據(jù)處理及機(jī)器學(xué)習(xí)算法,實(shí)現(xiàn)農(nóng)村水體污染的快速解譯和水體污染等級(jí)的自動(dòng)化劃分,為核查水污染舉報(bào)信息真實(shí)性提供決策依據(jù)。
圖1 智能識(shí)別垃圾圖像Fig.1 Intelligent recognition of garbage image
(3)農(nóng)村生活垃圾遙感核查。針對(duì)農(nóng)村生活垃圾舉報(bào)信息,采用高分辨率衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù),利用目標(biāo)探測(cè)法,實(shí)現(xiàn)農(nóng)村生活垃圾的自動(dòng)定位、自動(dòng)識(shí)別,核查垃圾舉報(bào)信息真實(shí)性(圖2)。
圖2 遙感技術(shù)核實(shí)垃圾影像Fig.2 Remote sensing technology to verify garbage image
(4)無(wú)人機(jī)遙感核查。使用無(wú)人機(jī)遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行大、中規(guī)模污染核查,無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)相比于手機(jī)圖像視野更加開(kāi)闊,單張圖像中可能包括多種污染類型,每種污染類型可能覆蓋多處?;跀?shù)據(jù)特點(diǎn),采用計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)對(duì)無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行污染類別劃分,判斷無(wú)人機(jī)遙感數(shù)據(jù)中每個(gè)像素點(diǎn)所屬污染類別,并對(duì)圖像中每個(gè)像素進(jìn)行標(biāo)注,可直接計(jì)算出各類污染所占比例,得出污染嚴(yán)重程度等相關(guān)數(shù)據(jù),方便進(jìn)一步核查。
舉報(bào)信息得到驗(yàn)證后,需要對(duì)農(nóng)村生活垃圾、水體污染、廁所改造3 類信息整改過(guò)程進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測(cè),監(jiān)督整改進(jìn)度、評(píng)估整改效果,推進(jìn)生態(tài)宜居鄉(xiāng)村建設(shè)。
(1)農(nóng)村水體污染整治評(píng)估?;诟叻直媛市l(wèi)星影像數(shù)據(jù)構(gòu)建基于光譜的水污染識(shí)別模型,選擇治理前和治理后的不同時(shí)相遙感影像數(shù)據(jù),通過(guò)工程化大批量遙感數(shù)據(jù)處理及機(jī)器學(xué)習(xí)算法,評(píng)估治理前污染等級(jí)及治理后的污染程度,實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)村水體污染整治過(guò)程與結(jié)果的全程監(jiān)測(cè)。
(2)農(nóng)村生活垃圾整治評(píng)估。利用高分辨率衛(wèi)星影像數(shù)據(jù),有針對(duì)性選擇治理前和治理后的不同時(shí)相遙感影像數(shù)據(jù),通過(guò)工程化大批量遙感數(shù)據(jù)處理及機(jī)器學(xué)習(xí)算法,對(duì)于整改前后的信息進(jìn)行遙感監(jiān)測(cè)對(duì)比分析核實(shí),評(píng)估整改結(jié)果(圖3)。
(3)開(kāi)展績(jī)效考核。利用農(nóng)村人居環(huán)境整治評(píng)估結(jié)果,對(duì)各地區(qū)農(nóng)村人居環(huán)境整治工作進(jìn)行績(jī)效考核,形成農(nóng)村人居環(huán)境整治成效紅黑名單制度,及時(shí)向社會(huì)進(jìn)行通報(bào),對(duì)各地好經(jīng)驗(yàn)好做法進(jìn)行及時(shí)推介。
圖3 整改效果全程評(píng)估監(jiān)測(cè)過(guò)程Fig.3 The whole process evaluation and monitoring of rectification effect
農(nóng)村人居環(huán)境整治工作應(yīng)該強(qiáng)化責(zé)任落實(shí),做好農(nóng)村人居環(huán)境監(jiān)測(cè)體系的人才隊(duì)伍建設(shè),加強(qiáng)天空地一體化的農(nóng)村人居環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)研發(fā)、推廣和應(yīng)用,強(qiáng)化農(nóng)村人居環(huán)境監(jiān)測(cè)工作的資金支持力度,發(fā)揮市場(chǎng)在資源配置中的決定性作用,全社會(huì)共同努力做好農(nóng)村人居環(huán)境監(jiān)測(cè)體系建設(shè)。
(1)做好農(nóng)村人居環(huán)境監(jiān)測(cè)體系人才培養(yǎng)。農(nóng)村人居環(huán)境監(jiān)測(cè)工作人才是關(guān)鍵,要強(qiáng)化農(nóng)村生活垃圾和生活污水的治理監(jiān)測(cè),做好本地監(jiān)測(cè)人員的技能培訓(xùn),充分發(fā)揮手機(jī)是農(nóng)民新農(nóng)具的作用,利用手機(jī)移動(dòng)端采集、上傳治理情況,結(jié)合大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)分析研判農(nóng)村人居環(huán)境治理成效,做好監(jiān)督檢查。要加強(qiáng)交流合作,通過(guò)農(nóng)村人居環(huán)境監(jiān)測(cè)案例評(píng)選、監(jiān)測(cè)技術(shù)交流、監(jiān)測(cè)人才評(píng)價(jià)等方式,選拔一批監(jiān)測(cè)體系完善、監(jiān)測(cè)工作到位的帶頭人和先進(jìn)典型,推動(dòng)全國(guó)農(nóng)村人居環(huán)境監(jiān)測(cè)體系健康發(fā)展。
(2)加大對(duì)農(nóng)村人居環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)的研發(fā)力度。農(nóng)村人居環(huán)境監(jiān)測(cè)工作技術(shù)是核心,我國(guó)幅員遼闊,行政村數(shù)量多、分布廣、類型復(fù)雜,宜居要素分布規(guī)律、分布規(guī)模差異大,要逐步構(gòu)建亞米級(jí)衛(wèi)星影像為主、厘米級(jí)無(wú)人機(jī)航攝影像為輔的全國(guó)農(nóng)村人居環(huán)境全要素、全方位、全覆蓋的遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)體系,加快建設(shè)天空地一體化的農(nóng)村人居環(huán)境大數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)平臺(tái),實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)村人居環(huán)境監(jiān)測(cè)評(píng)估、比對(duì)、核實(shí)及全過(guò)程管理。
(3)加強(qiáng)農(nóng)村人居環(huán)境監(jiān)測(cè)工作的資金保障。農(nóng)村人居環(huán)境監(jiān)測(cè)工作需要持續(xù)的資金保障,政府部門不但要抓好整治工作成效,更要做好農(nóng)村人居環(huán)境監(jiān)測(cè)所需的資金保障,要充分發(fā)揮市場(chǎng)在資源配置中的決定性作用,激活企業(yè)參與農(nóng)村人居環(huán)境監(jiān)測(cè)工作的內(nèi)生動(dòng)力,鼓勵(lì)有條件的地方建設(shè)區(qū)域級(jí)監(jiān)測(cè)體系,并與國(guó)家農(nóng)村人居環(huán)境大數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)平臺(tái)對(duì)接,對(duì)監(jiān)測(cè)體系完善、監(jiān)測(cè)成效顯著的村鎮(zhèn),政府部門應(yīng)適當(dāng)給予獎(jiǎng)勵(lì),同時(shí)要做好監(jiān)測(cè)資金的管控,防止資金跑冒滴漏,確保專款專用。
(4)制定農(nóng)村人居環(huán)境監(jiān)測(cè)長(zhǎng)效機(jī)制。2020 年是農(nóng)村人居環(huán)境整治3 年行動(dòng)方案的收官之年,國(guó)家和地方都出臺(tái)了一系列的政策措施確保收官之年取得實(shí)效,同時(shí)要對(duì)農(nóng)村人居環(huán)境監(jiān)測(cè)工作常抓不懈,建議國(guó)家和地方出臺(tái)農(nóng)村人居環(huán)境監(jiān)測(cè)制度,構(gòu)建天空地一體化的農(nóng)村人居環(huán)境監(jiān)測(cè)體系,確保農(nóng)村人居環(huán)境監(jiān)測(cè)工作制度化、規(guī)范化、常態(tài)化。
農(nóng)村人居環(huán)境整治是一項(xiàng)長(zhǎng)期性工作,構(gòu)建農(nóng)村人居環(huán)境數(shù)據(jù)資源庫(kù)、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、舉報(bào)核查系統(tǒng)、整治評(píng)估系統(tǒng),形成天空地一體化的農(nóng)村人居環(huán)境大數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)平臺(tái),從而實(shí)現(xiàn)農(nóng)村人居環(huán)境全要素、全方位、全覆蓋監(jiān)測(cè)及監(jiān)測(cè)結(jié)果在線化,應(yīng)用前景可期。隨著3 年行動(dòng)方案的有效實(shí)施,農(nóng)村人居環(huán)境整治工作取得了一定成績(jī),要持續(xù)鞏固并拓展整治成效,運(yùn)用遙感、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)手段,對(duì)整治工作中的重點(diǎn)、難點(diǎn)、堵點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和回頭看,不斷加強(qiáng)農(nóng)村人居環(huán)境整治成果的監(jiān)督和核查。
黨的十九大報(bào)告中明確提出實(shí)施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略,改善農(nóng)村人居環(huán)境、建設(shè)美麗宜居的鄉(xiāng)村是落實(shí)十九大精神,實(shí)施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的一項(xiàng)重要任務(wù),事關(guān)廣大農(nóng)民群眾的根本利益。農(nóng)村人居環(huán)境整治工作是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程,需要全社會(huì)共同努力,不斷開(kāi)展好農(nóng)村人居環(huán)境監(jiān)測(cè)體系的人才隊(duì)伍建設(shè)、加強(qiáng)監(jiān)測(cè)技術(shù)研發(fā)、強(qiáng)化資金支持力度、充分發(fā)揮市場(chǎng)在資源配置中的決定性作用,推動(dòng)農(nóng)業(yè)高質(zhì)、高效、綠色可持續(xù)發(fā)展。