依托武汉大学和天津市测绘研究院公司联合建立的“时空信息技术实验室”，我院季顺平教授“AI+遥感”方向的科研成果在天津市农村人居环境整治中实现技术落地和推广应用。时空信息技术实验室成立于2020年10月，成功入选天津市企业重点实验室，我院张永军教授担任管理委员会主任，季顺平教授担任实验室副主任。
背景
党中央、国务院高度重视农村人居环境整治工作，中共中央办公厅、国务院办公厅于2021年12月印发了《农村人居环境整治提升五年行动方案（2021-2025年）》，要求各地区各部门结合实际认真贯彻落实，重点清理农村生活垃圾、村内塘沟、畜禽养殖粪污等农业生产废弃物并改变影响农村人居环境的不良习惯，着力解决村庄环境“脏乱差”问题。根据政策要求和项目需求，时空信息技术实验室探索出农村固体废弃物普查的智能遥感解译技术方案，实现基于高分辨率影像的固体废弃物自动化识别，结合天津市农村人居环境整治平台，高效率、高精度地助力人居环境整治数字化建设工作。
技术流程
样本标注。通过人工初步筛查，对航空影像下的固体废弃物特点进行分类；针对居民区、工厂等重点区域进行样本标注。
智能解译。“AI+遥感”固体废弃物智能遥感解译技术，采用深度学习目标检测算法，引入困难样本挖掘技术，辅助网络模型关注较难检测的目标，实现固体废弃物空间范围的高效自动识别。解决人工判读效率低、遗漏率高等问题。
内业检查。为提高对自动提取图斑准确度的检查效率，设计目标识别结果置信度赋值的功能。主要是通过目标检测网络检测阈值的设定来进行经验赋值。
外业调查。开发人居环境整治微信小程序，支持空间实时定位、图形采集编辑、属性信息填报、外业巡查核查、照片采集上报等功能，全流程高效助力农村固体废弃物普查工作。
固体废弃物智能遥感解译示范
以天津市某区域约1380平方公里范围为试点应用区，使用0.2米分辨率的航空影像。该区域属于天津郊区，村落较多，是天津农村居住区的典型代表。
AI+遥感固体废弃物自动识别工作包括如下三个部分：样本库制作（少量，只需28人工时）、样本模型训练（20小时）、固体废弃物自动识别约（2小时）。后期自动提取仅需要步骤3，工作效率高。
初期提取结果中存在一定错判情况，如下图所示：
通过增加少量该特征的负样本，厂房、居民地、野外废弃物提取准确度得到进一步提升。
面向应用的精度评价。根据项目要求保证图斑不丢漏的原则，采用查全率最高的低检测阈值作为图斑提取的主要阈值，对试点应用区内固体废弃物目标自动识别，并进行全区人工检查，精度情况如下：
结论。目前所开发的固体废弃物识别检测算法，在1000余平方公里验证范围内查全率达到98%，符合相关部门对于固体废弃物的调查需求，为内业检验人员自动判别图斑提供依据，满足项目实际需求。
天津市农村人居环境整治平台
“AI+遥感”技术识别的废弃物专题图，可以直接对接网络版“天津市农村人居环境整治平台”，实用、方便、快捷。
微信小程序。服务于外出巡查人员垃圾事件整治，具有部署灵活、安装便捷、兼容性强、易于扩展等特点，符合项目实际需求及主流移动应用发展方向。
人居环境整治大屏系统。以“一张图+业务数据”方式实时展示和汇总整治行动的进度及各类详细信息，为宏观决策提供技术支持。
结语
改善农村人居环境，是实施乡村振兴战略的重点任务，事关农民群众健康和美丽中国建设。实验室此次关于“AI+遥感”技术在人居环境整治中的应用，是一次实践强、效率高、成效好的技术探索。目前已实现技术落地，可进行推广应用。
