全球30米不透水面高精度產品發布

近日，中國科學院空天信息創新研究院研究員劉良雲團隊在全球30米不透水面製圖研究方面取得重要進展。相關研究成果《基於多源多時相遙感數據的全球30米不透水面產品》發表在地學頂級學術期刊《Earth System Science Data（地球系統科學數據）》(IF=9.197)。

• 2015年全球30米不透水面高精度產品免費下載連結：

https://doi.org/10.5281/zenodo.3505079

人工不透水面地表因光譜和空間結構異常複雜，高精度的全球不透水面提取存在極大挑戰。傳統方法僅依賴於光學數據或雷達數據的製圖策略往往很難將不透水面地表和裸地完全區分開來，從而導致了不透水面地類存在較為嚴重的誤分現象。此外，人工不透水面的光譜反射率不僅與空間結構（如建築物的密集度和高度）相關，還受到建築材料的影響（如玻璃、瀝青、砂石等）。傳統基於建築物指數的提取策略往往存在較為嚴重的漏分問題。

針對全球人工不透水面的高精度提取，該研究團隊提出了基於多源多時相遙感數據的不透水面提取算法和基於GEE平臺的全球不透水面產品生產框架。首先，利用GlobeLand30地表覆蓋產品、VIIRS夜間燈光數據和MODIS EVI植被指數產品，自動提取了全球高置信度的人工不透水面分類的訓練樣本。其次，利用多時相Landsat-8 OLI反射率特徵、Sentinel-1 SAR結構特徵和SRTM/ASTER DEM地形特徵，採用隨機森林分類模型，以5°網格進行了逐區塊地自適應隨機森林建模。最後，利用GEE雲平臺的數據、存儲和計算資源以及隨機森林分類模型，逐區塊地生產了不透水面產品，並經過地理拼接生產了2015年全球30米不透水面產品（MSMT_IS30-2015）。

圖1. 2015年全球30米不透水面地表空間分布格局

該科研團隊在全球收集了1萬多個檢驗樣本，並與國際上5套現有的全球30米不透水面產品（NUACI、FROM_GLC、GHSL、GlobeLand30和HBASE）進行交叉驗證和對比分析。結果表明，此次生產的全球30米不透水面產品（MSMT_IS30）總體精度為95.1%，kappa係數為0.898，顯著優於國際上現有產品。例如，GHSL的總體精度為90.3%、kappa係數為0.794，FROM_GLC的總體精度為89.6%、kappa係數為0.780，GlobeLand30的總體精度為88.4%、kappa係數為0.754，HBASE的總體精度為88.0%、kappa係數為0.753，和NUACI的總體精度為85.6%、kappa係數為0.695。

圖2. 研究生產的全球不透水面產品與同類30米產品的空間分布格局對比

圖3. 研究生產的全球人工不透水面產品與同類30米產品在局部區域對比結果

該項研究得到中國科學院重點部署項目、國家傑出青年科學基金、中國科學院戰略性先導科技專項的支持。以上內容由數字地球重點實驗室劉良雲提供。

文章連結：

https://essd.copernicus.org/articles/12/1625/2020/essd-12-1625-2020.html