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基于多源遥感大数据的橡胶林监测研究:从热带北缘到赤道地区

批准号:
42071418
项目类别:
面上项目
资助金额:
55.0 万元
负责人:
陈帮乾
学科分类:
遥感科学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
陈帮乾

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
对广布于热带地区的橡胶林进行密切监测是国家战略、中国天然橡胶产业发展和区域生态评估的迫切需要。然而,受橡胶林物候空间差异、非橡胶落叶林干扰和光学影像匮乏等因素影响,难以将在热带北缘建立的橡胶林分类算法推广到热带中低纬地区,至今鲜有国家尺度及以上的监测研究。在前期大量关于中国橡胶林监测和东南亚外业调研的基础上,本项目以连接热带北缘和赤道的全球天然橡胶核心产区中南半岛为例,联合地面样本、多源遥感大数据和云计算平台,分析橡胶林物候的空间变化规律、光谱和结构等特征,开发普适性更高的新型物候分类算法,准确获取主产国家的橡胶种植信息并揭示空间分布格局;同时开展热点区域橡胶林动态、林龄反演和土地来源追溯等研究,阐述橡胶林扩张的时空特征,分析驱动机制与变化趋势。本项目将阐明橡胶林物候特征的空间分异规律,突破大尺度橡胶林遥感监测的技术瓶颈,加强境外橡胶资源监测,为我国天然橡胶贸易和对外合作争取更多主动权。
英文摘要
Close monitoring of rubber plantation widely distributed in tropical regions is an urgent need for national strategies, the development of China’s natural rubber industry, and regional ecological assessments. However, extending the current mapping algorithms developed in the northern tropical margin to the core producing regions of natural rubber at mid-low latitudes is challengeable due to difficulties such as scarcity in optical satellite imagery, the impact of non-rubber deciduous forest, and spatial phenological difference, leading to few studies at national scales and above. On the basis of intensive studies in monitoring rubber plantation in China and field survey in Southeast Asia, this project takes Indochina Peninsula—a global natural rubber core production area connecting the northern tropical margin and the equator—as an example, develops new phenological classification algorithms on Google Earth Engine cloud platform by analyzing the law of phenological spatial variation and characteristics of spectrum and structure of rubber plantation with ground samples and multi-source remote sensing big data, and obtains the latest rubber plantation maps and reveals their spatial distribution pattern. Meanwhile, researches on mapping rubber plantation at different historical periods, identifying plantation establishment year, and tracking pre-conversion land sources at hotspot area of multi-latitudes will be carried out to explore the spatial-temporal pattern, driving mechanism, and change trend of plantation expansion. This project will clarify the spatial differentiation law of rubber phenological characteristics, break through the technical bottleneck of large-scale mapping of rubber plantation, strengthen the monitoring of overseas rubber resources, and strive for more initiative for China’s natural rubber trade and foreign cooperation.
东南亚作为全球天然橡胶核心产区,其橡胶种植动态的精确监测对保障我国重要战略物资—天然橡胶的供给安全和促进区域可持续发展至关重要。本项目针对国家尺度橡胶难精准监测业界难题,首先深入研究橡胶物候规律和热带森林扰动变化特征,为突破大尺度精准监测方法奠定理论基础,随后重点攻克橡胶遥感监测关键技术,实现中国及中南半岛国家橡胶种植信息的精准监测,并选取典型区域深入研究橡胶种植的时空演变及生态环境效应。.研究发现,亚洲北半球橡胶普遍存在落叶特征,且时空分异显著,近20年生长季始期呈显著提前和结束期延迟趋势。基于植胶时的土地利用变化、幼林期的生长变化、成龄期物候及光谱特征的综合分析,创新研发了全时序影像全周期监测(FTSI-FCM)算法,在中国和中南半岛六国应用表明总体分类精度均大于91%,橡胶园建立年份R²高达0.99,远超国际同类研究。空间分析表明,泰国南部老龄橡胶分布最为集中,其他区域在2000年后经历了橡胶快速扩张。热点区域海南岛和越南在近30年橡胶面积增长70%以上,海南岛呈“北增南减”格局,而越南90%的橡胶仍集中在北纬15⁰N以内的优势区域。值得一提的是,两地区的橡胶均未显著向高海拔和陡峭山区无序扩张,越南由热带森林转换的橡胶林仅占12.83%(约9.3万公顷)。项目组还科学估算海南橡胶林生物量约2700万吨,表明具有重要生态效益,大湄公河次区域橡胶林快速扩张导致植物丰富度总损失约7.29%,但远低于传统评估结果。.项目执行期间,创新研发遥感监测算法8套,生产省-国家尺度的数据产品20余期,发表科研论文13篇(8篇第一标注+4篇第二标注+1篇第四标注),其中项目负责人第一/通讯作者SCI论文9篇(4篇中科院1区TOP+5篇2区),中文核心论文4篇,申请发明专利3项,培养研究生毕业4名,超额完成预期目标。研发的数据产品已服务国家和地方产业发展,如支撑海南省标准化胶园划定、西双版纳州橡胶林下经济规划等。本项目攻克了国家尺度的橡胶林动态监测技术瓶颈,及时掌握了境内外核心产区的橡胶种植信息,科学评估了热点区域植胶生态效环境影响,对促进天然橡胶产业的可持续发展有重要意义。
多源遥感赋能的海南全林龄段橡胶多尺度监测与智能平台研发
基于多源长时序遥感大数据的中国橡胶林动态研究
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