耕地保护事关国家粮食安全、生态安全和社会稳定，是关系我国经济和社会可持续发展的全局性战略问题，始终是国计民生的头等大事。我国将“十分珍惜和合理利用每一寸土地，切实保护耕地”作为长期坚持的一项基本国策，党中央国务院反复强调要“实行最严格的耕地保护制度”，用“长牙齿”的硬举措保护耕地。
建立有效可靠的耕地保护监管制度，防止耕地“非农化”、“非粮化”，落实耕地占补平衡，是保证“18亿亩耕地红线不动摇”的关键举措。实际上，耕地保护监管是跨部门、跨层级的，涉及到自然资源、农业农村、林草、执法等多个部门，各部门的数据来源也很复杂，管理方式各不相同，信息不能实时共享，耕地台账往往不清楚，也难统一。另一方面，违法占用耕地的情况主要依赖卫片执法和人工核查，时间长、效率低，事后处罚多于事前预警。因此，当前耕地资源被征用的情况还十分常见、耕地“上山下河”的情况仍时有发生。
面向生态文明建设新时期的高质量发展要求，土地制度改革、国土空间格局优化的用地形势，乡村振兴和农业农村现代化、碳达峰碳中和等战略部署，耕地保护监管工作正面临着全新的挑战，亟待形成全周期视角、全要素视角、全业务视角的系统性、综合性统筹，利用数字技术建立面向数量、质量、生态“三位一体”的耕地保护监管体系和技术抓手。综合来看，新时期的耕地保护监管系统建设主要有以下特征：
一是统筹管理要求。即从耕地保护全周期、全要素的统筹管理出发，实现跨层级、跨系统的耕地保护监管数据共享、业务协同。
二是立体管理要求。即以立体时空为感知监测体系，立足于构建天上可看、地上可管、网上可督的一体化耕地保护监管体系。
三是智慧管理要求。即利用高分遥感、视频监控、AI人工智能、大数据等技术，对违法占用耕地做到精准感知识别、智慧分析决策。
四是创新驱动要求。即结合本地特色和实际，创新耕地保护监管的工作场景、工作机制，凸显本地特色。
基于以上形势要求，上海数慧结合项目实践，以贯彻落实党中央、国务院关于加强耕地保护的工作要求为出发点，依托第三次全国国土调查数据成果，综合应用人工智能AI、新一代三维GIS、大数据、高分遥感等技术，构建“以问题为导向、突出闭环管理，多维立体监管、严守耕地红线”为核心的耕地保护监管智治系统，实现耕地保护精准感知、智能识别、动态预警、科学决策，用数字技术的铜墙铁壁帮助自然资源部门加固耕地保护的“长牙齿”硬举措。
具体而言，数慧耕地保护监管智治系统依托国土空间基础信息平台和现有耕地管理相关业务系统，构建“五个一”的核心应用（一张耕保图、一本空间账、一张监管网、一个锦囊袋、一幅作战图），推动耕地保护工作把好数量、质量、生态三道关，做好管制、挖潜、监督三件事。
梳理耕地保护现状、规划、监管相关的数据，依托国土空间基础信息平台和三维立体自然资源“一张图”的工作基础，建立耕地保护数据仓库，汇聚高标准农田、耕地质量等别、粮食功能区、永久基本农田及储备区、耕地后备资源调查评价、垦造耕地、耕地质量提升（复垦）项目、非农化非粮化图班、耕地“非农化”“非粮化”整治等数据资源，集成“实景三维”、DEM等三维空间数据，形成全域覆盖、要素齐全、图数一体、指标联动、及时更新的耕地保护三维立体“一张图”。
开展耕地保护数据治理，给每一块耕地赋码（空间码），并为永久基本农田配发“电子身份证”，收集串联建设用地审批、占补平衡、进出平衡、土地整治等业务数据和指标，共享粮食物资、农业农村、生态环境等部门耕地相关数据，清晰耕地保护家底、目标。
基于耕地保护三维立体“一张图”，对耕地现状、目标、趋势情况实现一屏动态宏观可视，详细呈现耕地数量账、耕地质量账、耕地生态账、用途管制账、潜力挖掘账和监督整改账六本账簿，围绕耕地数量、质量、生态变化情况进行多维度展示，翔实掌握耕地资源用途去向，并进一步通过耕地潜力挖掘、耕地问题存量风险研判、新增问题及时预警、监督问题整改监督等，实现智慧管理。
同时，算好总账、进账、出账和专账，按照空间、指标和项目直观呈现耕地占补平衡、进出平衡，实现图、数、线一体化的智慧监管决策，严格落实占优补优、占一补一、占水田补水田的要求。
面向各级领导、执法巡查社会公众，建立卫星遥感“天上看”、无人机“空中查”、视频监控“地上看”、田长、网格员“地上巡”、手机信令“网上算”、公众参与“随手拍”的“天空地网”耕地立体监管监测体系，为周期性调查、监测发现、核查举证、动态巡查和科学决策等业务提供数字化支撑，做到早发现、早预警、早制止、早处置。
综合运用人工智能AI、新一代三维GIS、大数据、高分遥感等技术，围绕耕地保护监管工作全周期所涉及的重要决策场景，提供一批辅助决策工具作为科学决策的“锦囊袋”，建立包括耕地适宜性评价、耕地撂荒分析等分析模型、算法，对耕地的时空发展进行模拟推演，实现耕地保护的综合评价、智慧分析、模拟推演。
针对耕地保护治理的项目管理为核心场景，围绕耕地项目查、建、控、保、考、反馈评估的全过程，针对重要问题形成合理措施挂图作战，通过引导式的场景功能应用，清晰呈现每一个工作步骤的核心工作及要点，帮助用户实现问题整改工作过程不重不错、信息不漏不丢，并方便掌握实施方案动态进展。
耕地监管监测体系是耕地保护监管的核心抓手，构建“天空地网”耕地立体监管监测体系，需要统筹运用人工智能、高分遥感、物联感知、5G与视频监控等技术，为周期性调查、监测发现、核查举证、动态巡查和科学决策等业务提供更有效的抓手，促进多端融合、人机协同，实现耕地保护监测监管的智能化、智慧化。
结合AI技术，对遥感影像、视频图像进行分析，对耕地“非农化、非粮化”、耕地红线识别与监测、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。
例如，结合不同时相的高分遥感影像数据，通过建立不同性质用地的训练样本，利用机器学习可以自动辨识耕地变建设用地、耕地变林地、耕地变水体等情况，并进一步对疑似问题图斑进行打码标识和核查任务派发。
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。
以落实“田长制”为抓手，针对田长巡查工作提供移动端应用。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。
利用“互联网+”推动耕地保护监管的多主体、多层级协同。例如，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。
放眼新时代，聚焦新形势，面对耕地保护工作的严峻形势和重大挑战，上海数慧积极利用人工智能、大数据等数字技术赋能，帮助用户建立全方位、全要素、立体化的“天空地网”一体化的智慧耕地监管监测体系，织密耕地保护“监督网”，围绕一张耕保图、一本空间账、一张监管网、一个锦囊袋、一幅作战图，实现耕地资源的全息信息管理、全周期监管服务，把好数量，质量，生态三道关，做好管制，挖潜，监督三件事，构建智慧耕地保护新格局。
