近日,在鹏城实验室“遥感数据计算平台”iEarth的支持下,由鹏城实验室联合香港大学、中国科学院等多家单位联合组成的全球湿地动态制图研究组发布了“鹏城·星云”数据成果——全球首套30米近逐日精细湿地动态数据集(2013年-2024年)。
湿地被誉为“地球之肾”,是全球可持续发展的关键生态资产。其短期脉动与长期退化不仅调控生物多样性和碳收支,也直接影响防洪减灾等核心生态服务。面对全球范围内的湿地流失与功能衰退,亟须借助科学规划、有效管理与适度修复来守护这一脆弱生态系统,从而对一致性强、全球覆盖、高时间频率、跨年度连续性的湿地空间信息提出了迫切需求。
然而,湿地内部特性复杂且受人类活动强烈扰动,加之遥感观测重访周期长、成像易受云影干扰、训练样本匮乏及计算成本高昂,现有大尺度研究仍多停留在静态制图层面,难以精准捕捉湿地时空动态,更无法持续生成最新的全球湿地分布数据,难以满足资源可持续管理与科学研究的迫切需要。
针对这一科学问题,全球湿地动态制图研究组基于鹏城实验室“鹏城·星云”平台此前发布的全球30米无缝数据立方体SDC30,研发了集成深度学习、机器学习和逐级知识引导分类算法的大尺度湿地分类框架方法。该研究利用多源参考数据,以及全球训练样本采集,完成了全球首套30米空间分辨率、4天时间频率、多类型(3个大类、13个小类)的精细湿地动态制图数据集GWD30(2013年-2024年)。
记者了解到,该研究组首先使用动态样本生成方法,利用时-谱双维嵌入和分层变分自编码器,自动识别并校正静态标签时滞,生成完整的全球湿地动态样本;其次基于机器学习分类器以及逐级知识引导分类算法,结合形态、地理位置等信息,完成湿地动态的精细制图。通过全球分布的118328个独立样本验证,总体准确率达82.59%。
该研究发现,全球湿地面积呈现逐步下降的趋势,2013年到2017年下降趋势明显,2017年后下降趋势减缓。平均年变化率为-0.025%,逐年的变化率分别为-0.122%,0.007%,-0.060%,-0.054%,0.001%,-0.003%,0.011%,-0.007%,-0.001%。不同的湿地类型的面积均呈现明显的季节性波动。其中,自然湖泊与河流变化相对稳定,内陆草本沼泽有逐年下降的趋势。
该研究使得对湿地动态的前所未有的精确监测成为可能,可以支撑甲烷排放、碳收支估算等相关的动态科学研究和湿地保护的动态决策。
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