地理资源所陶福禄团队发布2016-2020年全国保护性/常规耕作农田分类数据集
- ：陶福禄团队
- ：2024-02-24
近期，中国科学院地理科学与资源研究所全球变化与农业生态系统团队（负责人：陶福禄研究员）通过国家生态科学数据中心生态网络云平台（http://www.nesdc.org.cn）发布了2016-2020年中国保护性耕作/常规耕作农田分类图，用户可在线访问获取数据。相关研究成果以“Mapping the spatiotemporal patterns of tillage practices across Chinese croplands with Google Earth Engine”为题发表在Computers and Electronics in Agriculture期刊。
中国越来越多的农田正在从传统耕作向保护性耕作转变。了解保护性耕作实施的时空信息可为政策制定者提供科学依据，以实现智慧农业的发展。目前虽然已有公开发布的全球网格化耕作数据集，但是这一数据是基于静态的土壤属性数据与有关耕作的先验规则制作，不能反映保护性耕作的动态变化，也缺乏局部地区的细节信息。因此，提供逐年高分辨率的保护性耕作分类地图对当前的农情调查具有现实意义。
研究团队首先根据文献综述和目视解译生成了两个地面参考样本点库。第一个地面样本点库来自394篇文献的432个站点，用于训练随机森林(RF)分类器；第二个地面样本点库根据Google高清影像的地面覆被特征目视解译提取，仅用于验证。其次，根据MCD12Q2数据获取中国农田的耕作期，耕作期被定义为EVI首次超过15%的那一个月。然后，将耕作期内的18个Sentinel-2 波段进行合成，产生用于分类的特征值；通过交叉验证训练出最佳RF分类器。最后，将最优RF分类器应用到Sentinel-2波段，生成了2016-2020年全国耕作方式分类数据集，并分析了保护性耕作农田的时空变化。数据制备主要流程见图1。
图1. 数据制备流程
研究结果表明，中国耕地的保护性耕作比例平均为 36%±2.1%（平均值±95% 置信区间）。西北地区、青藏高原、华北平原、长江中下游地区、西南地区、东南地区和东北地区的平均比例分别为40%±5.7%、45%±2.1%、44%±5.3%、36%±4.8%、27%±6.5%、17%±2.1% 和 37%±3.7%。2016-2020年保护性耕作农田的比例从29%±2.0%增加到40%±2.2%。与单季种植系统相比，保护性耕作在双季种植系统中更为普遍。
图2. 2016-2020年中国第一季轮作保护性耕作(红色)、第二季轮作保护性耕作(绿色)、常规耕作农田(灰色)
该项研究工作和数据制备得到了国家自然科学基金（42061144003）等项目的资助。
论文信息： WANG Y, TAO F, CHEN Y, et al. Mapping the spatiotemporal patterns of tillage practices across Chinese croplands with Google Earth Engine[J]. Computers and Electronics in Agriculture, 2024, 216: 108509. https://doi.org/10.1016/j.compag.2023.108509