AI+國(guó)土空間治理的昌平實(shí)踐：構(gòu)建耕地保護(hù)與執(zhí)法監(jiān)測(cè)的智能閉環(huán)

導(dǎo) 讀

清華同衡與北京市規(guī)劃自然資源委昌平分局合作，開發(fā)了國(guó)土空間大數(shù)據(jù)治理和智慧協(xié)同工作平臺(tái)。核心應(yīng)用包括影像智能比對(duì)識(shí)別和多維矩陣駕駛艙，通過AI技術(shù)提升昌平區(qū)耕地保護(hù)與執(zhí)法監(jiān)測(cè)的效率，構(gòu)建智能閉環(huán)管理。這一技術(shù)使得監(jiān)管模式由被動(dòng)轉(zhuǎn)為主動(dòng)，提升了治理效能和協(xié)同工作能力，釋放了人力資源，聚焦高價(jià)值任務(wù)。該智慧治理平臺(tái)獲得了多家政務(wù)、新聞媒體的深入報(bào)道，充分展示了其在耕地保護(hù)中的創(chuàng)新價(jià)值和社會(huì)影響力，為推動(dòng)構(gòu)建耕地保護(hù)新格局提供堅(jiān)實(shí)保障！

為守牢耕地紅線，落實(shí)最嚴(yán)格的耕地保護(hù)制度，清華同衡深度參與了市規(guī)劃自然資源委昌平分局的國(guó)土空間治理數(shù)智化建設(shè)，研發(fā)了國(guó)土空間大數(shù)據(jù)治理和智慧協(xié)同工作平臺(tái)，構(gòu)建了耕地保護(hù)、執(zhí)法監(jiān)測(cè)的AI+應(yīng)用場(chǎng)景。

通過影像智能比對(duì)識(shí)別應(yīng)用平臺(tái)、協(xié)同移動(dòng)平臺(tái)、“多維矩陣駕駛艙”，不僅可以主動(dòng)精準(zhǔn)識(shí)別問題圖斑、全過程跟蹤問題圖斑整改進(jìn)度，還能多維矩陣化分析展示耕地狀態(tài)，真正實(shí)現(xiàn)從“發(fā)現(xiàn)-分析-整改-復(fù)核-回頭看”的全流程智能化監(jiān)管閉環(huán)管理，成功推動(dòng)耕地保護(hù)監(jiān)管模式由“事后處置”向“事前預(yù)警”“事中監(jiān)管”“事后回頭看”的智能轉(zhuǎn)變升級(jí)，為昌平區(qū)耕地保護(hù)裝上“數(shù)智引擎”。

耕地保護(hù)AI+應(yīng)用場(chǎng)景

一、影像智能比對(duì)識(shí)別

影像智能比對(duì)識(shí)別是利用經(jīng)過訓(xùn)練的差異分割A(yù)I深度學(xué)習(xí)模型，從雙時(shí)相非多光譜影像提取變化圖斑，與地類圖斑屬性進(jìn)行語義融合，運(yùn)行類型判別AI模型，自動(dòng)識(shí)別出耕地的疑似問題圖斑，人工初審會(huì)商后形成任務(wù)單，將核查結(jié)果反饋給圖斑臺(tái)賬，形成線索圖斑處置閉環(huán)。

影像智能比對(duì)識(shí)別應(yīng)用平臺(tái)

圖斑初審會(huì)商

圖斑核查結(jié)果反饋

影像智能比對(duì)識(shí)別的特點(diǎn)有三個(gè)：一是“快”，11小時(shí)完成圖斑計(jì)算；二是“全”，一次性可覆蓋昌平全域；三是“省”，大幅度節(jié)省巡查人力。

影像智能比對(duì)識(shí)別的特點(diǎn)

影像智能比對(duì)識(shí)別應(yīng)用平臺(tái)具備243架構(gòu)，即2個(gè)核心模塊分別是 “影像比對(duì)”和“智能篩選”；4個(gè)附屬功能是“圖斑初審”、“類別判定”、“持續(xù)跟蹤”和“回頭看”；3大應(yīng)用場(chǎng)景分別是耕保空間 、執(zhí)法監(jiān)測(cè)和變更調(diào)查。

影像智能比對(duì)識(shí)別應(yīng)用平臺(tái)的架構(gòu)

二、耕保駕駛艙

基于數(shù)據(jù)深度治理成果和協(xié)同移動(dòng)平臺(tái)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)更新構(gòu)建多維矩陣駕駛艙，從現(xiàn)狀耕地、耕保空間和一般耕地三個(gè)業(yè)務(wù)維度，以及區(qū)級(jí)、鎮(zhèn)街級(jí)、地塊級(jí)三個(gè)空間尺度進(jìn)行可視化分析挖掘，耕保駕駛艙有3個(gè)特點(diǎn):一是數(shù)據(jù)完全鮮活，保持每日更新，未來可隨時(shí)更新；二是圖斑全生命周期可追溯，圖斑的審核狀態(tài)、外業(yè)審核照片、聯(lián)審的每日變化信息都有記錄；三是駕駛艙指標(biāo)可視且能隨時(shí)展開、隨時(shí)匯總、隨時(shí)排名、隨時(shí)空間跟隨，多維度指標(biāo)系統(tǒng)內(nèi)交圈。

耕保駕駛艙通過多維度、多尺度的動(dòng)態(tài)分析，實(shí)現(xiàn)了耕地資源的精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)、問題圖斑快速識(shí)別、種植結(jié)構(gòu)優(yōu)化評(píng)估和屬地責(zé)任監(jiān)管，為科學(xué)決策、政策調(diào)整和量化政策執(zhí)行效果提供了數(shù)據(jù)支撐，顯著提升了耕地保護(hù)的精細(xì)化、動(dòng)態(tài)化和數(shù)字化管理水平，確保耕地紅線管控措施落地。

耕保駕駛艙的特點(diǎn)

多維度指標(biāo)分析

圖斑跟蹤和報(bào)告生成

三、AI+效能體現(xiàn)

協(xié)同監(jiān)管提升效能

通過影像智能比對(duì)主動(dòng)發(fā)現(xiàn)差異圖斑、協(xié)同移動(dòng)平臺(tái)處置問題圖斑、“多維矩陣駕駛艙”輔助耕保空間監(jiān)管精細(xì)決策，多維度統(tǒng)一協(xié)調(diào)將耕保問題圖斑的多頭線索下發(fā)、多頭整改審查、多頭整改結(jié)果上報(bào)歸集到統(tǒng)一的協(xié)同平臺(tái)上，針對(duì)耕保問題圖斑，基層單位只需從一個(gè)對(duì)接口接收線索、提交整改結(jié)果、查看審查意見，大大減輕了基層的工作負(fù)擔(dān)。同時(shí)協(xié)同平臺(tái)的使用，減少了線下開會(huì)和協(xié)調(diào)時(shí)間，提高了多部門聯(lián)動(dòng)的工作效率。

協(xié)同提升治理效能

整改后審核情況跟蹤

AI計(jì)算提升效率

我們以“耕地疑似問題圖斑的提取”“執(zhí)法圖斑回頭看”實(shí)際操作數(shù)據(jù)分析評(píng)估，說明AI使用帶來的工作效能的提升。

背景條件

昌平區(qū)總面積約 1343.5 km2，平原面積約 552 km2，耕地面積約65.07km2，AI模型運(yùn)算的空間范圍是按全區(qū)1343平方公里范圍，人工卷簾比對(duì)選取耕保空間或圖斑對(duì)應(yīng)的空間范圍，AI算力機(jī)的配置是1臺(tái)2 CPU、128G內(nèi)存、英偉達(dá)5090顯卡、SSD存儲(chǔ)的計(jì)算服務(wù)器。

• 耕地疑似問題圖斑提取

選取耕地疑似問題圖斑的單次提取實(shí)際操作數(shù)據(jù)來計(jì)算效能，結(jié)果如下表：

結(jié)論：在耕地疑似問題圖斑提取任務(wù)中，采用影像智能比對(duì)識(shí)別應(yīng)用平臺(tái)人機(jī)協(xié)同模式，效率相比純?nèi)斯し绞教嵘?2倍。如果與更傳統(tǒng)、更低效的人工野外巡查相比，節(jié)省的時(shí)間將是數(shù)量級(jí)的差距。

• 執(zhí)法圖斑回頭看

選取執(zhí)法圖斑回頭看的單批次2042個(gè)圖斑實(shí)際操作數(shù)據(jù)計(jì)算分析效能，結(jié)果如下表：

結(jié)論：利用影像智能比對(duì)識(shí)別應(yīng)用平臺(tái)在執(zhí)法圖斑回頭看任務(wù)中，人機(jī)協(xié)同比純?nèi)斯だ糜跋裥侍嵘?.5倍，這對(duì)于確保執(zhí)法效果的閉環(huán)管理至關(guān)重要，使得大規(guī)模、高頻次的復(fù)查成為可能。

回頭看計(jì)算結(jié)果（拼接一屏）

• AI+價(jià)值提煉

1. 革命性效率提升：

AI的引入，將國(guó)土資源監(jiān)測(cè)從“人海戰(zhàn)術(shù)”的勞動(dòng)密集型工作，轉(zhuǎn)變?yōu)榱艘运懔楹诵牡?strong>技術(shù)密集型工作。效能提升普遍在7-12倍以上，這意味著過去需要一周多才能完成的分析，現(xiàn)在一天之內(nèi)即可完成。

2. “人機(jī)協(xié)同”是最佳實(shí)踐：

根據(jù)目前的實(shí)操數(shù)據(jù)表明，“AI計(jì)算 + 人工研判”的人機(jī)協(xié)同模式（模式Ⅲ）是兼顧效率、準(zhǔn)確性和成本的最佳平衡點(diǎn)。AI充當(dāng)了不知疲倦的“初級(jí)分析師”，完成了90%以上的重復(fù)性勞動(dòng)，讓人可以專注于需要經(jīng)驗(yàn)和決策的復(fù)雜問題。

3. 推動(dòng)工作模式變革：

從“事后發(fā)現(xiàn)”到“早期預(yù)警”：效率的提升使得對(duì)更大范圍區(qū)域進(jìn)行定期、快速的掃描成為可能，從而能夠更早地發(fā)現(xiàn)疑似問題，將違法行為遏制在萌芽狀態(tài)。

從“巡查”到“全覆蓋監(jiān)測(cè)”：以往因人力所限只能進(jìn)行巡查，現(xiàn)在可以實(shí)現(xiàn)全域、全量的圖斑監(jiān)測(cè)與核查，極大地提升了監(jiān)管的威懾力和公正性。

釋放人力，聚焦高價(jià)值工作：將專業(yè)人員從繁瑣的影像比對(duì)中解放出來，去從事更復(fù)雜的調(diào)查、核實(shí)、決策和執(zhí)法工作，優(yōu)化了人力資源配置。

如對(duì)本文照片、動(dòng)圖、數(shù)據(jù)引用或有相關(guān)問題，

liangxiangchun@thupdi.com

編輯/排版｜王淑蕓

封面圖/圖片｜供稿部門

供稿｜清華同衡 詳細(xì)規(guī)劃與設(shè)計(jì)分院 CIM智慧城市研究室