《图说农村——中国村景智能解译与评价》由中山大学中国区域协调发展与乡村建设研究院和中国地质大学(武汉)高性能空间计算智能实验室联合发布。
团队成员
李郇(中山大学中国区域协调发展与乡村建设研究院 院长,教授)
姚尧(中国地质大学(武汉)地理与信息工程学院 教授)
中山大学:黄耀福、谷宇、邓伟环、赵海龙、潘沐哲、黄梓棉、黄洋、曾乐、姜文珺
中国地质大学(武汉):朱坤坤、宋延弟、郭子豪、董安宁、胡志辉、张翔、朱舸远
以及秦小珍、郑莎莉等对本研究做出贡献的村景评价志愿者
报告全文
《图说农村——中国村景智能解译与评价》:
欢迎引用,请使用以下格式作为参考和引用:
- 李郇, 姚尧, 黄耀福, 等. 图说农村——中国村景智能解译与评价[R]. 中山大学中国区域协调发展与乡村建设研究院, 2024.
研究背景
中国乡村具有规模庞大、分布零散、地域性强的复杂性,导致了乡村数据匮乏、采集成本高、时效性不足等问题。2020年以来,国家住房和城乡建设部在全国开展乡村建设评价行动,力图摸清乡村的底数,查找和解决乡村发展中存在的短板,实现精准高效的科学决策。评价开展以来,研究院作为部级专家团队,联合广州叁农数据有限公司等单位,研发了中国首个村景众包平台——村村拍,能够让广大村民随时随地分享日常生活照片,为解决乡村数据的难题提供了新的途径。
景观是人地关系的综合表征,乡村景观的变迁是社会发展的缩影。海量村景中蕴含了全国各地丰富的景观信息,亟待挖掘;人工智能技术方兴未艾,其强大的图数关系智能解译能力,能够从复杂的村景中识别出各种乡村要素。二者相融合,有望实现全国乡村建设发展水平的精准评估。
中山大学中国区域协调发展与乡村建设研究院,联合中国地质大学(武汉)高性能空间计算智能实验室,开展了全国村景智能解译与评价研究。团队利用村村拍在2023年全国乡村建设评价中采集的全国 28 个省份、121 个县(县级市)、两千余个村庄超过两万张村景影像,搭建了在线村景评价平台,邀请了80位来自全国各地的评分志愿者,进行了84131次影像对比,采集了海量的村景标签样本库。进一步地,研发了新型的村景深度对比学习模型,实现了从“看图比较”到“智能评分”的图数关系解译。中国乡村景观全貌首次在全国范围下得到了精细刻画,揭示了国家、集体和农户通过乡村建设协力改善乡村人居环境的不懈努力。
众包村景智能解译
团队开发了在线村景评价和分析平台,旨在针对海量村景实现高效、便捷的数据存储、检索、标注、分析和可视化。其中,在线村景评价基于“富裕、活力、宜居、整洁”四个维度,用户在一对村景影像中选择水平更高的对象,从而为后续人工智能解译提供充足的标签样本集。并设计了一种新型的深度对比学习模型用于全国海量村景的智能评价,解译精度达到80%以上。
在线村景评价和分析平台
村景影像深度对比学习模型
村景智能评价结果
为了更加客观、准确地展现各地乡村建设发展的水平和区域差异,本报告以建筑热工设计分区为标准,讨论中国各地乡村景观品质。
中国的五大建筑热工分区
注:该图基于国家测绘地理信息局标准地图服务网站下载的审图号为GS(2020)4632号的标准地图制作,底图无修改
北部严寒地区
严寒地区样本县景观品质得分
- 农房厚实坚固、朴素简约、风土特征明显
- 庭院开阔平整,种植作物、养殖家禽或堆放农具
- 道路硬化程度高,但绿化装饰较少,空旷冷清
- 幅员辽阔、人口稀疏,公共场所相对较少
严寒地区的乡村景观评价得分
严寒地区的乡村景观得分最高县
华北寒冷地区
寒冷地区样本县景观品质得分
- 景观复杂多样,既有广阔平原,也有高山盆地
- 农房兼具传统和现代特色,坐北朝南,排列有序
- 道路平直整洁、划线清晰,两侧有绿化阻隔尘土
- 生活设施丰富、房前屋后景观丰富、维护得当
华北寒冷地区的乡村景观评价得分
寒冷地区的乡村景观得分最高县
江淮夏暖冬冷地区
夏暖冬冷地区样本县景观品质得分
- 河网纵横,农户多依山傍水而居,村庄小而分散
- 农房青砖灰瓦、精致典雅,现代化程度高
- 道路交通标识清晰有序,车辆停放整齐
- 聚落融合于山水,人居环境和自然生态和谐共生
江淮夏暖冬冷地区的乡村景观评价得分
夏暖冬冷地区的乡村景观得分最高县
西南温暖地区
温暖地区样本县景观品质得分
- 农房形式多样、经济实用,通风防潮能力强
- 建筑形制简约大方,风土文化和现代风格相交融
- 房前院落常种植花草,营造出宜人的居住环境
- 村庄山环水绕、树木葱茏,宁静祥和的田园画卷
西南温暖地区的乡村景观评价得分
温暖地区的乡村景观得分最高县
夏热冬暖地区
夏热冬暖地区样本县景观品质得分
- 聚落背山面水、依势而居,分布紧凑
- 农房梳式布局,注重通风散热、防潮防湿
- 建筑风貌和谐统一,装饰构件凸显传统文化特色
- 公共设施充足,村庄环境舒适宜居、充满活力
华南夏热冬暖地区的乡村景观评价得分
夏热冬暖地区的乡村景观得分最高县
乡村建设提升景观品质
村庄景观是村庄建设和发展水平的综合表征,国家、集体和农户通过实施乡村建设,能够有效提升乡村景观水平。国家通过投资道路建设、集中供水等改善乡村基础设施;村集体通过提供设计图集进行农房风貌管控、聘请垃圾收运人员改善村庄卫生条件;村民通过建设卫生厕所和参与到日常乡村建设活动中塑造整洁干净的村庄人居环境。三者上下互动、相互协同,协力促进乡村景观品质。
结论和展望
团队依托于全国乡村建设评价行动,融合全国海量村景影像和先进的深度对比学习方法,实现了从“海量村景”到“景观品质”的自动化评价。本报告刻画了全国县域农村景观的风土特征和区域差异,反映了国家、集体和农户通过乡村建设提升村庄景观风貌的过程。中国村景智能解译和评价,是“可计算乡村”在全国乡村建设评价中的新探索、新尝试,希望为乡村数据的获取、解译和分析提供新的思路,努力推动乡村建设评价向着更加便捷、高效、智能的方向前进。
附录:村庄无人机影像
原文链接
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研究速递|中国村景智能解译与评价
公众号平台:“332 Lab SYSU”、“高性能空间计算智能实验室”
联系人邮箱:guyu29@mail2.sysu.edu.cn
Q.E.D.