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新华网:中国给世界的厚礼——揭秘首套“全球30米地表覆盖数据”

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点开http://www.globallandcover.comhttp://glc30.tianditu.com,来自全世界的网友,可在世界首个全球高分辨率地表覆盖信息服务平台上,清晰地看到地球上任一地方的地表覆盖情况以及变化。

    当国际同类产品分辨率最多达到300米时,中国的“全球30米地表覆盖数据”产品,在空间分辨率、时间分辨率及分类精度等方面均达到国际领先水平,打破了美欧对全球地表覆盖信息领域的垄断,实现了中国在该领域从“跟踪模仿”向“引领国际发展”的跨越式进步,为全球变化研究和可持续发展规划等提供了重要基础数据。

    9月22日,中国政府将这一历时四年研制的重要科学数据成果,作为联合国气候峰会礼物,与国际社会分享。联合国秘书长潘基文从中国国务院副总理张高丽手中接受了这份数据大礼包的画面,一时传遍世界。

    从设想到推出,这四年多里,围绕地表覆盖图,科学家们攻克了哪些世界级难题?这些数据将对世界产生什么影响?未来将何去何从?新华社记者为您揭开谜团。

    缘起:世界科技难题VS重大应用需求

    地表覆盖及其变化是环境变化研究、地理国(世)情监测、可持续发展规划等研究中不可或缺的重要基础信息和关键参量。基于重大应用需求,20世纪90年代以来,国际科学界一直高度关注全球地表覆盖遥感制图问题。

    美国和欧盟曾利用低空间分辨率航天遥感资料,为地球系统模拟、气候变化研究等研制了6套空间分辨率为300m或1Km的低分辨率全球地表覆盖数据产品,但用户普遍认为其空间细节不够、分类精度不高,不同产品之间一致性较差,远不能满足应用需求。

    “究其原因,主要是全球30m地表覆盖全要素制图涉及精细化提取、产品质量控制以及海量影像最佳覆盖与有效处理等诸多困难,是一项因素众多、难度极大的遥感科技工程。”国际摄影测量与遥感学会主席陈军指出。

    为了解决这一世界性科技难题,2010年7月,全球变化研究国家重大科学研究计划在京启动,以加强中国在全球变化关键科学问题的话语权。

    在国家863计划重点项目支持下,国家测绘地理信息局与多个部委的17个单位和多家企业合作,展开“全球地表覆盖遥感制图关键技术研究”。500多名科研人员、测绘工程人员参与其中。

    中国科学院院士、遥感应用学专家、科技部原部长徐冠华是全球变化研究国家重大科学研究计划第一届专家组组长,也是“全球地表覆盖数据”项目的主要倡导者、决策者。

    他当时就坚信,这个项目若成功,将进一步提升中国应对全球气候变化的研究能力和国际影响力,为中国参加国际气候变化谈判和开展环境外交提供强有力的科学依据和政策咨询建议。

    2014年4月,经过4年跨学科协同创新,中国领先于世界,首次研制出了2000年和2010年两个年份30米分辨率的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。

“这是中国地学科学研究走向世界的一个标志性事件”,徐冠华这样评价。

攻关:成套工程化方法解决世界遥感制图难题

    水体、湿地、人造地表、耕地、林地……不同地表数据可以分类提取,并计算出精确的数据,告诉你哪个地区水资源最丰富;哪个地方的森林覆盖率最高;哪里的耕地最多。不仅如此,通过目前两个年份数据的对比,你将看到世界每个角落里这十年的变迁。

    “科技人员将这十类地表数据用不同颜色进行显示,非常醒目。这是全球地表覆盖图区别于谷歌地图和天地图的重要方面。”国家测绘地理信息局副局长李朋德说。

    何以做到?

    陈军作为“全球30米分辨率地表覆盖遥感制图”项目首席科学家,向新华社透露了项目的技术创新点。

    为解决高质量影像的全球优化覆盖、相同地物具有不同光谱反射曲线或者不同地物具有相同光谱反射曲线的现象、数据产品质量控制等诸多问题,他和团队以“多源影像最优化处理、参考资料服务化整合、覆盖类型精细化提取、产品质量多元化检核”为主线,展开总体技术研究。

    依据全球地表覆盖制图对多源、多分辨率遥感影像的需求,中国科研团队研发了几何纠正与配准、缺失数据处理、辐射重建等一组处理模型与方法,用于纠正遥感影像在获取和处理过程中产生的误差。

    项目组还研发了专用的网络化检核系统,具有错误信息的空间化标报、发布/订阅、时空匹配等功能,用于支持多用户协同的检查信息和修改结果的在线汇聚、有序传递。

    海量影像优化处理、精细化信息提取、工程化产品质量控制、网络化信息集成服务……正是基于这些科技创新,中国才能研制出2000年和2010年两个基准年的全球30m地表覆盖数据产品,将空间分辨率提高了1个数量级,总体分类精度达到80%以上。

    该项目获得和申请了20多项国家专利、在国内外该领域权威刊物上发表了50多篇有分量的学术论文,培养了一批学术和技术骨干。

    国际摄影测量与遥感学会秘书长、汉诺威大学克里斯汀·海普克教授评价:“这是全球地理信息领域的一个里程碑事件,说明中国已成为地理信息领域的领先国家之一”。

    影响:数据集支撑全球可持续发展与国家治理

    联合国在推动全球可持续发展20多年来始终缺乏支持规划、监测和决策的科学工具。如今,覆盖图成果为世界所共享,未来将应用于世界各国所共同研究、应对的环境问题、扶贫问题、人道主义援助、粮食安全等方方面面。

    国家测绘地理信息局副局长李朋德指出,中国的这张数据图,定性定量地描述地球表面物质分布及变化,将地球无缝表达,对联合国的全球治理具有极高战略意义和价值。

    “中国为全球可持续发展贡献重要力量。”联合副秘书长吴红波认为,这项成果,将为联合国制定和实施POST-2015可持续发展规划提供过硬的地理数据支撑。

    根据中国国家测绘地理信息局与联合国经济和社会事务部签署的联合声明,该数据将由联合国持有并向各成员国、联合国系统机构和国际社会免费提供使用,作为支持联合国系统机构和成员国进行科学决策、可持续发展目标及2015年后发展议程中关键性环境因素衡量和监测的有效途径。

    据悉,这也是中国在该领域首次向联合国提供的高科技公共产品服务。中国还将协助进行数据维护和更新,以实现更深层次的应用,为将来开展全球变化研究和地理世情分析提供可靠的地理信息数据支持。

    “作为最大的发展中国家,中国为世界奉献出具有极高科研价值的前沿数据产品,体现了大国责任担当。”李朋德说,只有全面共享、深入应用,才能最大限度发挥全球地表覆盖数据的应用价值,带动更加广泛的国际合作。(任沁沁)


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