破解世界性难题
——全球30米地表覆盖数据项目解析

2018-02-09 16:46 来源 中国测绘宣传中心

李亦慰

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30米分辨率全球地表覆盖影像局部

“测绘是一个技术密集型、知识密集型的行业,离不开科技创新和科技支撑。近年来我们国家经济发展、政治稳定,为测绘科技创新提供了千载难逢的机会。我们有幸参与和见证了这一过程,研制出了世界领先的全球30米地表覆盖信息产品GlobeLand30和信息服务平台。”原国家基础地理信息中心总工程师陈军说。前不久,由他领衔的项目“全球30米地表覆盖遥感制图关键技术与产品研发”获得2017年度国家科技进步奖二等奖。

世界首创   攻坚克难

据陈军介绍,作为全球地表覆盖遥感制图与关键技术研究项目的重要科研成果,在GlobeLand30网站上,地球上的耕地、森林、草地等资源的分布情况一目了然,全球陆域范围内各个角落的10年内变迁形势也可以看得清清楚楚。

为了研制出高质量、标准化的全球30米地表覆盖数据产品,项目组首创了POK遥感制图技术,将大范围地表覆盖制图精度从50%至60%提高到80%以上,其系列算法解决了约占全球陆地表面30%的缺陷影像的高精度插补和再利用难题,建成了世界上首个全球30米地表覆盖综合性信息服务平台,为全球信息共享、分析应用及验证更新提供了高效的服务手段。项目团队攻克了高分辨率全球地表覆盖遥感制图的系列核心关键技术,有力提升了我国测绘地理信息行业的国际影响力。

30米分辨率全球地表覆盖遥感制图项目还获得了2015年世界地理信息技术创新奖,“这是对近年来我国测绘地理信息科技创新成就的充分肯定,也将进一步推动全球地表覆盖数据的广泛深入应用。”陈军满怀信心地表示。

追求卓越   品质超群

30米分辨率的遥感影像被认为是用于描述全球地表覆盖及其变化的最佳尺度。该数据不仅能提供直观的地表覆盖空间分布和变化信息,还能通过空间统计获得地表覆盖类型的统计和变化量,从而以定量方式获知人类活动对自然环境的影响程度,并且形成可持续发展的全球一张图,使联合国及各成员国能够以一致、标准的方式监测、评估和监督发展变化情况。

“地表覆盖数据以前是被欧美国家垄断的研究领域,他们曾经做过4套1000米分辨率的地表覆盖数据,2套300米分辨率的地表覆盖数据,日本也做过1000米分辨率的地表覆盖数据,但空间分辨率低、精度不高、时效性差,无法满足应用需要。”陈军介绍说,“我国出于科学发展的需要,在2010年年初,由徐冠华院士提出做这件事,最终我们把全球的空间分辨率提高了一到两个数量级,我们的分类精度达到了83%。”

从2010年初开始,国家测绘地理信息局便与多个部委的十几家单位合作,历时4年,开展了全球地表覆盖遥感制图关键技术研究项目,在世界上首次研制完成了2000年和2010年两个时期的30米分辨率全球地表覆盖数据产品,并构建了全球首个高分辨率地表覆盖信息服务平台。数据涵盖全球陆域范围,包括耕地、水体、林地等10大类地表覆盖信息,有助于各国特别是发展中国家提高地理信息获取和应用能力,有效应对气候变化。“这套数据集为全球变化研究和可持续发展规划等提供了重要的基础数据,填补了国际空白,具有深远的应用价值与应用前景。”陈军说。

30米分辨率全球地表覆盖数据被国际同行评价为“对地观测与地理信息共享领域的里程碑式成就”,该数据由张高丽副总理代表中国政府于2014年9月22日向联合国赠送,并由联合国向各成员国、联合国系统机构和国际社会免费提供使用。

应用服务   成绩斐然

目前,GlobeLand30在联合国和五大洲120多个国家广泛应用。国内用户包括200多个政府机构和研究单位、270多所大专院校,国外用户包括260多个联合国和国际、国家级研究机构以及300多所大学。30米分辨率全球地表覆盖数据成果发布以来,数据推广和应用服务取得显著成绩,特别是在国际上得到广泛应用,获得积极评价,引发强烈反响。

利用该成果,联合国外勤支助部从2014年起分析与制定了18个国家的维和行动计划,联合国亚太经济社会委员会根据对亚太地区的旱灾管理和土地退化分析发布了《亚太灾害评估2015年度报告》,国际应用系统分析研究所开展了土地利用变化评估和城市气候模拟等研究,非洲资源开发制图区域中心进行了东非十国地表覆盖变化分析和技术培训,上百个国家的用户通过GlobeLand30所提供的数据开展了土地利用与变化研究、地表覆盖变化及分类研究、城市扩张和城乡发展规划研究、生态及生物多样性研究、风险灾害研究等等。

在国内,国家遥感中心利用该数据分析成果开展了全球生态环境遥感监测年度报告的编制工作,对全球陆表水域和城乡建设用地的空间格局、时空变化、利用效率等进行了分析和解读,首次在30米尺度上揭示了全球陆表水域和城乡建设用地的分布状况及变化规律,为全球生态环境保护与评估提供了重要的科学信息。中国环境科学研究院从2015年至今,用该数据进行了国家级自然保护区保护成效评估,为环保部编制《全国自然保护区发展规划(2016-2030年)》提供了重要的科学依据。国家遥感中心如是评价该成果:“这是中国首次生产并向全球用户分发30米分辨率全球地表覆盖遥感数据产品,弥补了我国没有自己的全球地表覆盖数据产品的空白,改写了中国只是他国产品使用者的历史,同时极大促进了全球对地观测数据的共享。”

从有到优   走向未来

陈军表示,这个项目获得很多荣誉,既是鼓励,又是鞭策。对于所有参与项目建设的技术人员来说,这只是万里长征走完的第一步,仅仅解决了“从无到有”的问题,尚需解决“从有到优”“从数据到知识”“从成果到服务”等一系列难题。

在说到对未来测绘工作的希望时,陈军说:“目前我们正处在重要的事业转型阶段,要把我们的服务从传统的数据信息服务推向知识化服务,从传统的数字化测绘推向智能化测绘,这对测绘创新提出了更高的要求。我们需要不忘初心、继续努力,既埋头拉车,又抬头看路。既要有只争朝夕的精神,又要有敢坐“冷板凳”的精神。要扎扎实实努力工作,做好科技创新工作,争取取得更好的科技创新成果。”

未来,项目组还将构建集时序数据、细化类型数据、专题数据为一体的全球地表覆盖数据体系,开展以地理世情为目标的深层次应用,建成功能完备、服务高效的全球地表覆盖信息服务平台,进一步巩固领先地位,扩大我国在该领域的国际影响力。这对于建设形成以我国为主的国际合作网络,逐步掌控全球基础地理信息战略资源,提高我国政府应对全球变化和制定资源管理与环境保护政策的能力,增强我国在全球变化领域的发言权,提升国家软实力具有重要意义。

(中国测绘报2018年2月9日第三版)