近日，中國熱科院橡膠所熱帶林業(yè)生態(tài)團(tuán)隊(duì)在橡膠園動態(tài)監(jiān)測方面取得重要進(jìn)展，提出了一種名為“全時(shí)間序列影像與全周期監(jiān)測（FTSI-FCM）”的算法，成功應(yīng)用于越南橡膠分布與建園年份的監(jiān)測，為全球橡膠產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了重要技術(shù)支持。
天然橡膠是制造輪胎、醫(yī)療用品等重要物資的關(guān)鍵原材料，全球70%以上產(chǎn)自東南亞地區(qū)。因此，精準(zhǔn)監(jiān)測該地區(qū)橡膠種植動態(tài)已成為平衡熱帶生態(tài)保護(hù)與產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵課題。現(xiàn)有主流橡膠遙感監(jiān)測算法主要依賴兩到三年的衛(wèi)星數(shù)據(jù)，在大尺度應(yīng)用時(shí)存在較大的不確定性，導(dǎo)致我們對東南亞橡膠種植信息的了解還非常有限。
為了破解這一難題，中國熱科院的科研團(tuán)隊(duì)開發(fā)了FTSI-FCM算法，整合了近40年的多源衛(wèi)星影像大數(shù)據(jù)，創(chuàng)新性地結(jié)合了橡膠園建立時(shí)的土地變化、橡膠苗生長變化以及成齡期的物候與光譜特征（圖1），實(shí)現(xiàn)了橡膠分布與建園年份的精準(zhǔn)識別。在監(jiān)測條件極為復(fù)雜的越南應(yīng)用表明，該算法的總體精度達(dá)到93.75%。具體面積上，F(xiàn)TSI-FCM測算越南2022年橡膠面積為75.45萬公頃，與天然橡膠生產(chǎn)國協(xié)會（ANRPC）統(tǒng)計(jì)的開割膠園面積（72.79萬公頃）高度一致。此外，在越南前22個(gè)植膠省份中，F(xiàn)TSI-FCM監(jiān)測結(jié)果與統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)擬合度極高（R²=0.99）。在建園年份識別方面，F(xiàn)TSI-FCM實(shí)測年份與預(yù)測結(jié)果擬合R²高達(dá)0.99，均方根誤差低至0.25年。
研究表明，越南超過90%的橡膠園位于北緯15°以南、海拔低于600米、坡度小于15°的區(qū)域，且建于2000年后（圖3）。自1990年代以來，橡膠園未向高海拔或陡峭山地顯著擴(kuò)張。研究還發(fā)現(xiàn)，越南橡膠園面積在2004年至2013年間顯著增長，隨后明顯放緩。經(jīng)分析，這一變化趨勢與全球天然橡膠價(jià)格的波動緊密相連，進(jìn)一步證明了市場價(jià)格對橡膠種植的顯著影響。未來，F(xiàn)TSI-FCM算法不僅在越南繼續(xù)發(fā)揮作用，還將應(yīng)用于中國和東南亞其他植膠國的橡膠園監(jiān)測，為全球天然橡膠產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。
圖1. FTSI-FCM全時(shí)序影像全周期監(jiān)測算法示意圖
圖2. 越南橡膠分布及數(shù)據(jù)產(chǎn)品對比
a）FTSI-FCM_2022；b）WangR_2021；c）FTSI_FCM_2022與WangR_2021空間差異，d）緯度面積分布差異。
圖3. 越南橡膠園建立年份與不同緯度地區(qū)林齡結(jié)構(gòu)分布
相關(guān)研究以“A Full Time Series Imagery and Full Cycle Monitoring (FTSI-FCM) algorithm for Tracking Rubber Plantation Dynamics in the Vietnam from 1986 to 2022”為題發(fā)表在國際遙感領(lǐng)域TOP期刊《ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing》（中科院一區(qū)）。中國熱科院橡膠所陳幫乾研究員為論文第一兼通訊作者、吳志祥研究員為通訊作者。中科院地理所、越南中北部農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所等多家研究機(jī)構(gòu)為本研究提供了支持。該研究得到了國家自然科學(xué)基金、海南省自然科學(xué)基金創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)和熱科優(yōu)青培育等項(xiàng)目的資助。
論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S092427162400488X
責(zé)任編輯：天然橡膠處
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