国家科学家研发新一代全球各地高精度耕地分布制图

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新京报(记者周怀宗)粮食是人类生存最重要的要素之一,耕地是粮食生产的基础,也是全世界70多亿人生存的基础。那么,世界上有多少耕地呢?如何衡量?多年来,不同的数据质量和较差的一致性给数据的应用带来了许多问题。

近日,中国农业科学院农业资源与农业区划研究所智慧农业创新团队与国际粮食政策研究所、国际应用系统分析研究所合作三年,突破了基于公共源数据融合的耕地空间分布制图技术瓶颈,开发共享了一款全新的全球高精度耕地分布制图数据产品。据报道,该数据总体准确率为90.8%,优于现有的全球耕地制图产品。

精度最高的应用产品

团队科学家、副研究员鲁淼表示,准确把握世界耕地空间分布是确保粮食安全和应对气候变化的重要前提。以前已经有许多全球或区域耕地制图的数据产品。但由于各种原因,数据质量水平参差不齐,两者一致性差,与公布的官方统计数据吻合度低。存在遥感影像“看到”的耕地数据与统计部门“发现”的耕地数据不一致的问题,给政府部门、国际机构和研究型大学的数据产品应用带来诸多不确定性。“以前,数据大多是从气候、土地覆盖等方面应用的。没有考虑土地利用问题,所以在应用中存在一定的局限性。”。

针对这一现象,研究小组系统收集了10多套全球和区域遥感农田制图数据产品,包括全球和区域尺度的高分辨率产品,覆盖北美、欧洲和大洋洲。

2010年全球耕地分布图产品。照片由中国农业科学院提供

卢淼介绍,“我们收集了国家、省、市三级的耕地面积统计数据,填补了非洲、拉美、亚洲等发展中国家统计数据的空白。基于上述数据,本文提出了“层次比较检验、自下而上优化、自动分配校准”的新思路,构建了一个新的统计数据自适应分配模型。基于现有遥感制图产品的准确性和一致性,利用统计数据对遥感耕地制图产品的定量准确性进行评价,实现统计数据与耕地遥感数据产品的优化整合。

联合团队于2010年开发了全球500米分辨率耕地融合制图产品,整体准确率为90.8%,高于现有的CCI-LC、GlobeLand30、MODIS C5、统一耕地图层等5套全球耕地产品;同时,与统计数据的一致性分析表明,耕地制图产品具有较高的相关系数和较小的均方根误差,与统计数据的一致性优于现有的全球耕地制图产品。同时,基于这一数据产品,联合团队开发了新一代全球作物空间分布数据产品。

全球耕地有多少

地球上29%的表面积是陆地,世界各国陆地总面积约133.9亿公顷,但陆地面积包括山地、湖泊、沙漠等未开垦地区。耕地只是土地面积的一小部分。

那么,世界上有多少耕地呢?

根据粮农组织2010年的数据,全球耕地面积约为16.5亿公顷。陆淼介绍,“我们的产品主要提供基础数据,整体准确率90.8%,空间分辨率500米。该产品测算的耕地面积与粮农组织的数据基本一致。”

此外,各国的耕地总面积与粮农组织的数据基本一致。卢淼介绍,耕地面积排名前五位的国家是印度、美国、俄罗斯、中国和巴西。世界上种植面积最大的前三种作物是小麦、玉米

更高精度的数据不仅为研究提供了更可靠的支持,也为全球尺度的农业遥感制图及相关研究提供了新的思路和方法。“它还为全球农业监测、粮食产量估算和全球变化研究提供准确可靠的耕地空间分布信息。”卢淼介绍。

据了解,该研究得到了国家重点R&D项目、国家自然科学基金和中国农业科学院科技创新工程的联合资助。研究结果于《Earth System Science Data(地球系统科学数据)》在线发布。

新京报记者周怀宗

编辑唐铮校对刘保清

(原标题:世界上有多少耕地?中国科学家开发新一代全球高精度农田分布图)

(主编:王_NT2541)