一、背景
自然资源保护与监管是实现自然资源生命共同体构建的主要支撑。2020年至今，《关于农村乱占耕地建房“八不准”的通知》、《关于坚决制止耕地“非农化”行为的通知》、自然资源部部署开展2021年卫片执法等相关政策密集出台，自然资源监测监管工作要求、工作方式、工作目标逐渐明晰。国图信息依托自然资源全业务领域的行业经验，响应自然资源保护相关政策，开展一系列有关自然资源智能感知能力探索，构建了“天、空、地、网”一体化智能感知能力中心，辅助升级建设国图慧眼守土2.0系统，全面助力自然资源保护。
二、解决慧眼守土1.0的实际应用痛点
慧眼守土1.0系统主要实现了违法用地管控从人防为主向人技同防的转变，在一定程度上缓解了基层国土所的巡查压力，受限于其管理定位是解决“从无到有”的建设需求，慧眼守土1.0系统在实际执法监管工作中的监管内容有限、无效预警多，真假难辨海量预警信息加重了执法人员的工作负担，也无形中影响着监管决策的正确性。为此，国图信息成立专项研究队伍，重点攻克慧眼守土中高效智能识别、视频动态标定等难点技术，遵循“AI+GIS+自然资源监测”的研究体系，构建自动化流程、丰富识别类别、降低无效推送、实现联动处置、辅助综合决策，有效缓解了慧眼守土1.0系统的实际应用痛点，如图 1。
图1 慧眼守土系统痛点分析
三、国图慧眼守土2.0系统概述
国图慧眼守土2.0系统以塔基监控设备为基础，对全域自然资源进行全天候自动化巡查，定时抓拍照片并通过人工智能识别技术自动监测并筛选各类疑似违法行为，及时生成预警，经由相关工作人员判读后推送至执法系统，执法人员依据预警信息进行核查处置，并将核查处置结果返回至国图慧眼守土2.0系统，形成执法监管闭环，实现自然资源违法行为的发现主动化、识别智能化、预警实时化、处置网络化、监管数字化，如图 2。
图2 国图慧眼守土2.0系统执法监管特点
四、发现主动化——构建多前端集成设备管理体系基于多前端集成化应用技术，构建塔基监控设备统一管理体系，支撑全域自然资源感知监管塔基设备一体化运维和空间管理，提供包括定期自动变焦巡查、重点区域动态监控等在内的多种巡查监管方式，实现摄像头对自然资源变化与异常的主动发现。01
定期自动巡查
支持执法工作人员对视频监控设备进行批量化的巡查监管模式定制，定时定点启动巡查拍摄任务，如图 3。02
重点区域监控
支持执法工作人员依据监管区域特点及监管要求，自行划定监管区域，绑定具有最佳监测视角的摄像头，定制巡查拍摄模式，实时发现重点区域内的异常情况，如图 4。
图3 摄像头巡查任务
图4 重点区域监控
五、识别智能化
——开发面向场景的识别筛选能力
开发面向场景的AI识别能力，对基于特定场景的目标物体或特征进行高精度识别，结合空间定位，通过视频目标与生态保护红线、永久基本农田、供地地块、报批地块等业务图层叠加，智能筛选疑似违法行为，实现自然资源违法行为智能化识别。
01
疑似违法行为智能识别
目标识别是“智能感知”的核心。国图信息采用基于深度学习模型的目标检测算法，以90多万张影像数据为样本，实现包含工程车辆、大巴车、小汽车、挖掘机、工程设备、塔吊、建筑管材、钢筋、防尘网、脚手架、在建房屋等在内的近40种违法类型的智能检测，检测精度高达95%，如图5。
图5 疑似违法行为智能识别类型（部分）
02
无效识别过滤
系统采用基于神经网络的影像分割技术，提取分割道路目标，从而过滤道路上的、高速移动的工程车辆等无效识别，提升有效预警率，减轻执法工作人员工作负担，如图6。
图6 无效识别过滤
03
目标空间定位
目标空间定位服务是推动慧眼守土感知监管落地的核心。系统采用顾及地形影响的单目相机空间定位技术对巡查拍摄中识别到的自然资源疑似违法行为的像素坐标转换为世界坐标，实现目标对象在空间直角坐标系的定位、空间测量与计算，促进视频感知监管精确化，如图 7。
图7 目标空间定位
04
疑似违法智能判别
针对监控设备监测出的各类特征目标及行为的空间定位，与永久基本农田、生态保护红线、耕地数据、供地地块、报批地块等业务数据进行叠加分析，智能判别筛选目标是否“疑似违法”，避免无效预警，如图 8。
图8 疑似违法智能判别
六、预警实时化——疑似违法行为在线预警机制基于国图慧眼守土2.0系统主动发现与智能识别的信息，针对各类疑似违法行为生成预警，实时推送并更新至执法工作界面，通过空间化分布与预警照片墙进行管理与展示，保证预警及时处置。
01
快速预警
根据“发现-识别-预警-处置”全流程节点，对预警信息进行分类统计和列表展示，包括疑似违法、预警、违规、误报，实时更新预警信息和预警状态，推动预警快速处置，如图 9。02
预警判读
执法工作人员可通过快捷键进行预警切换、预警判读与信息填报，可选绘图功能进行预警定位矫正，如图 10。针对疑似违法线索，系统自动打包预警信息，推送至执法系统。
03
预警态势
通过对预警信息进行多维统计分析与地图分布可视化，实现预警的统一汇集展示，辅助用户对辖区内各类疑似违法情况获取系统化、整体性认知，全面推进执法监管工作开展，如图 11。
图9 快速预警
图10 预警判读
图11 预警态势
七、处置网络化——形成多联动综合执法监管体系慧眼守土作为地面智能感知的关键系统，是执法监管业务的重要环节。国图慧眼守土2.0系统联动对接综合执法系统与移动执法手持端系统，向各辖区执法工作人员推送实时预警线索，接受并更新执法处置结果，保障自然资源执法监管工作形成闭环，如图12。
图12 国图慧眼守土2.0系统对接执法
八、监管数字化——打造融合大数据的感知驾驶舱基于大数据技术，挖掘自然资源感知、识别、预警、处置各流程信息，融合图片、视频、表单等多源感知监管数据，深入分析自然资源智能感知态势，打造感知驾驶舱，实现自然资源数字化监管。
01
综合分析
对当前用户的摄像头拍摄任务、预警信息处置等过程数据进行综合统计分析与可视化处理，直观展示执法工作人员工作进展及任务完成情况，如图 13。
02
感知驾驶舱
针对国图慧眼守土系统在采集、识别、预警、处置过程中产生的数据进行统计分析，直观展示全域塔基智能感知预警的总体趋势情况，提供智能感知驾驶舱，辅助领导决策，如图 14。
图13 综合分析
图14 感知决策
九、总结与展望
自然资源改革对监管实时性、全面性要求愈加严格，监管任务愈加繁重。为落实党和国家政策要求，促进自然资源保护，推动生态文明建设，自然资源监管信息化有待进一步升级，特别是加快自然资源感知监管智能化、实时化、立体化发展。为此，国图信息从自然资源感知监管的实际业务及工作场景出发，融合地理空间智能、时空大数据与云计算等信息技术，升级建设了国图慧眼守土2.0系统，在自然资源监管领域做出了突出创新，实现了目标识别精度、视频定位精度等方面的突破，构建了集“发现主动化、识别智能化、预警实时化、处置网络化、监管数字化”于一体的视频监管模式，充分发挥了塔基摄像头在自然资源监管领域的优势，在重点资源监管、重点区域监管、实时监控业务中成效明显。
本期供稿：政务与云服务软件中心 阮婧 张兴伟 王新毅本期责编：卢向伟 张世杰