近日，清華大學(xué)地球系統(tǒng)科學(xué)系發(fā)布首套中國2000~2018年間逐季節(jié)土地覆蓋和逐年土地利用圖。該成果基于清華大學(xué)理學(xué)院院長、地球系統(tǒng)科學(xué)系主任宮鵬團隊所開發(fā)的首套中國30米逐日無縫遙感觀測數(shù)據(jù)集（SDC）形成的信息產(chǎn)品。據(jù)介紹，去年10月，清華大學(xué)與亞馬遜云服務(wù)（AWS）合作，完成了這套數(shù)據(jù)集建設(shè)，填補了高時空分辨率遙感觀測、無縫遙感的空白。
通過對制圖數(shù)據(jù)進行分析，宮鵬團隊得出的主要結(jié)論有，中國耕地在減少，但并沒有像大家想象的那么令人憂心，并沒有低于18億畝的耕地紅線，而且離得還挺遠；中國森林面積在不斷增加；保護區(qū)土地保護效應(yīng)較好，但其周圍也存在較強的土地破壞溢出效益等。逐年土地利用圖還反映出，人類活動對生物多樣性熱點地區(qū)較高干擾水平和對氣候變化的顯著影響。
宮鵬稱，此次制圖是中國衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)處理和信息提取領(lǐng)域的一場革命，它帶領(lǐng)我們進入了一個遙感全球觀測的新時代。那么，這套數(shù)據(jù)集與此前的衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)相比有何不同呢？
對此，他解釋說，以往對地衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)使用門檻很高，需要經(jīng)過衛(wèi)星發(fā)射者的允許才能夠下載或有償購買數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)還會受到衛(wèi)星運行、大氣、云等影響，產(chǎn)生幾何畸變與誤差。數(shù)據(jù)制作者要進行數(shù)據(jù)處理縮小這種誤差，但無論如何還是要一景一景地采集衛(wèi)星圖像，然后拼接在一起，且這些圖像可能是在不同時間采集的。
“就像打馬賽克一樣，谷歌地球雖然整個全球圖像拼得挺好，但如果仔細看細節(jié)，就會發(fā)現(xiàn)它是在一景一景圖像的接邊處做了平滑的羽化。雖然看著是連續(xù)過渡了，但數(shù)據(jù)與真實情況不符。在這個基礎(chǔ)上作出的進一步信息產(chǎn)品也提取不準。”宮鵬說。
新數(shù)據(jù)集則是基于虛擬星座的數(shù)據(jù)融合算法，可抹平傳感器差異，實現(xiàn)衛(wèi)星大串聯(lián)和協(xié)同使用，達到高空間分辨率（30米）、高時間頻率（逐日）、近實時監(jiān)測。此外，還使用了時空重建技術(shù)，無任何異常值和缺失值（如云、條帶值等，實現(xiàn)無縫遙感），重現(xiàn)高時空分辨率、完整無縫的時空序列軌跡。“仿佛一臺巨大的照相機連續(xù)無縫逐日對地球拍照、整體掃描，可使地表一切變化盡收眼底。”宮鵬比喻說，它極大地提高了觀測數(shù)據(jù)提取信息的潛力。
宮鵬表示，此次的無縫遙感觀測數(shù)據(jù)集和制圖產(chǎn)品，代表著中國衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)處理和信息提取的新范式。可以為農(nóng)林生產(chǎn)、城市建設(shè)等土地利用及抵御洪澇、山火防范等風(fēng)險防控提供重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，促進政策設(shè)計和優(yōu)化、行政執(zhí)法、全球氣候變化模擬和預(yù)測。他透露，團隊目前正在定量測算新冠疫情影響下的全球糧食安全問題。
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