空天院全球30米不透水面高精度制图研究取得成果

　　近日，中国科学院空天信息创新研究院研究员刘良云团队在全球30米不透水面制图研究方面取得重要进展。相关研究成果《基于多源多时相遥感数据的全球30米不透水面产品（Development of a global  30-m  impervious  surface  map  using  multisource  and multi-temporal remote sensing datasets with the Google Earth Engine platform）》发表在地学顶级学术期刊《Earth System Science Data（地球系统科学数据）》(IF=9.197)。

　　人工不透水面地表因光谱和空间结构异常复杂，高精度的全球不透水面提取存在极大挑战。传统方法仅依赖于光学数据或雷达数据的制图策略往往很难将不透水面地表和裸地完全区分开来，从而导致了不透水面地类存在较为严重的误分现象。此外，人工不透水面的光谱反射率不仅与空间结构（如建筑物的密集度和高度）相关，还受到建筑材料的影响（如玻璃、沥青、砂石等）。传统基于建筑物指数的提取策略往往存在较为严重的漏分问题。

　　针对全球人工不透水面的高精度提取，该研究团队提出了基于多源多时相遥感数据的不透水面提取算法和基于GEE平台的全球不透水面产品生产框架。首先，利用GlobeLand30地表覆盖产品、VIIRS夜间灯光数据和MODIS EVI植被指数产品，自动提取了全球高置信度的人工不透水面分类的训练样本。其次，利用多时相Landsat-8 OLI反射率特征、Sentinel-1 SAR结构特征和SRTM/ASTER DEM地形特征，采用随机森林分类模型，以5°网格进行了逐区块地自适应随机森林建模。最后，利用GEE云平台的数据、存储和计算资源以及随机森林分类模型，逐区块地生产了不透水面产品，并经过地理拼接生产了2015年全球30米不透水面产品（MSMT_IS30-2015）。

　　该科研团队在全球收集了1万多个检验样本，并与国际上5套现有的全球30米不透水面产品（NUACI、FROM_GLC、GHSL、GlobeLand30和HBASE）进行交叉验证和对比分析。结果表明，此次生产的全球30米不透水面产品（MSMT_IS30）总体精度为95.1%，kappa系数为0.898，显著优于国际上现有产品。例如，GHSL的总体精度为90.3%、kappa系数为0.794，FROM_GLC的总体精度为89.6%、kappa系数为0.780，GlobeLand30的总体精度为88.4%、kappa系数为0.754，HBASE的总体精度88.0%，kappa系数为0.753，和NUACI的总体精度为85.6%、kappa系数为0.695。

　　该项研究得到中国科学院重点部署项目、国家杰出青年科学基金、中国科学院战略性先导科技专项的支持。

 

图1 2015年全球30米不透水面地表空间分布格局　　

 

　　文章链接：

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

　　MSMT_IS30-2015全球人工不透水面产品免费下载链接：

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