站在世界測(cè)繪科技前沿

聯(lián)合國(guó)副秘書(shū)長(zhǎng)吳紅波（前右一）、國(guó)家測(cè)繪地理信息局局長(zhǎng)庫(kù)熱西（前右二）在出席聯(lián)合國(guó)第三次全球地理信息管理高層論壇時(shí)，參觀全球地表覆蓋遙感制圖項(xiàng)目成果展示。

 點(diǎn)開(kāi)http://www.globeland30.org，一幅色彩斑斕的全球地表覆蓋圖便會(huì)呈現(xiàn)眼前，以不同顏色代表的水體、耕地、林地、人造地表等10種地表覆蓋類型，可以分類提取信息，并計(jì)算出精確面積等數(shù)據(jù)，告訴你哪個(gè)地區(qū)水資源豐富，哪個(gè)地方森林覆蓋率高，哪里耕地多……此外，通過(guò)2000和2010兩個(gè)年份數(shù)據(jù)對(duì)比，你還可以看到10年間滄海桑田的變遷。

這便是我國(guó)科技工作者歷經(jīng)4年刻苦攻關(guān)，向世界奉獻(xiàn)的首套全球30米分辨率地表覆蓋遙感制圖數(shù)據(jù)集GlobeLand30。當(dāng)同類產(chǎn)品分辨率多達(dá)到300米時(shí)，該產(chǎn)品在時(shí)空分辨率及分類精度等方面均達(dá)到水平，走出了一條從跟蹤、追隨到部分關(guān)鍵核心技術(shù)全球的科技發(fā)展之路，推動(dòng)中國(guó)測(cè)繪科技站在世界前沿。

2014年9月22日，在聯(lián)合國(guó)氣候峰會(huì)即將召開(kāi)之際，代表中國(guó)參會(huì)的張高麗副總理向聯(lián)合國(guó)贈(zèng)送了這套數(shù)據(jù)集。

2015年1月31日，“首套30米分辨率全球地表覆蓋遙感制圖數(shù)據(jù)集成功研制并捐贈(zèng)聯(lián)合國(guó)”入選2014年中國(guó)十大科技進(jìn)展新聞。

璀璨生輝的成就，使一個(gè)低調(diào)而崇尚實(shí)干的科研團(tuán)隊(duì)為更多人矚目。他們抵御喧囂、鍥而不舍，經(jīng)過(guò)數(shù)載奮斗，終于迎來(lái)了屬于自己的輝煌。

世界難題待破解

地表覆蓋及其變化被公認(rèn)為全球環(huán)境變化、地理國(guó)（世）情監(jiān)測(cè)、可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃、土地資源管理等不可或缺的重要基礎(chǔ)信息。社會(huì)一直將其列為當(dāng)前科學(xué)研究的前沿領(lǐng)域之一，美國(guó)、歐盟和日本曾研制了7套分辨率為300米或1公里的全球地表覆蓋數(shù)據(jù)產(chǎn)品，但這些數(shù)據(jù)空間細(xì)節(jié)不夠、分類精度不高、不同產(chǎn)品之間一致性較差，遠(yuǎn)不能滿足應(yīng)用需求。

對(duì)于全球地表覆蓋遙感制圖來(lái)說(shuō)，由于涉及面積約1.5億平方公里的廣袤地表，加上地理景觀類型復(fù)雜多樣，所以無(wú)論是遙感影像獲取、處理和地表覆蓋信息提取，還是樣本驗(yàn)證與分類體系，均面臨巨大挑戰(zhàn)。這使得全球高分辨率地表覆蓋遙感制圖成為一個(gè)世界性難題。

面對(duì)這一科技前沿和國(guó)內(nèi)外重大應(yīng)用需求，為了增強(qiáng)中國(guó)在全球變化研究領(lǐng)域的話語(yǔ)權(quán)，我國(guó)于2010年初設(shè)立“863”計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目——全球地表覆蓋遙感制圖及關(guān)鍵技術(shù)研究，國(guó)家測(cè)繪地理信息局牽頭，來(lái)自教育部、中科院等多個(gè)部委18家單位的400多名科研人員和測(cè)繪工程技術(shù)人員組成了一個(gè)跨部門(mén)、跨學(xué)科、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、強(qiáng)強(qiáng)合作的團(tuán)隊(duì)，展開(kāi)了一場(chǎng)與世界科技前沿接軌的大比拼。

“我們面臨三大挑戰(zhàn)：一是如何利用多源的遙感影像對(duì)全球?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量的覆蓋；二是如何從紛繁復(fù)雜的影像中分類提取出所需的地表覆蓋信息；三是如何利用有效的數(shù)據(jù)質(zhì)量控制技術(shù)降低分類誤判率和漏判率。”攝影測(cè)量與遙感學(xué)會(huì)主席、國(guó)家基礎(chǔ)地理信息中心總工、項(xiàng)目首席科學(xué)家陳軍教授告訴記者，“盡管困難重重，但我們有信心完成這個(gè)項(xiàng)目，這不僅是責(zé)任使然，更是為了圓我們團(tuán)隊(duì)一個(gè)夢(mèng)想——在世界科學(xué)研究領(lǐng)域發(fā)出更多的‘中國(guó)聲音’，實(shí)現(xiàn)從跟蹤模仿向發(fā)展的跨越。”

千錘百煉苦攻關(guān)

科學(xué)研究沒(méi)有坦途。該項(xiàng)目研究起點(diǎn)高、難度大，項(xiàng)目組拿出“敢于個(gè)吃螃蟹”的精神，吸收國(guó)外理念，創(chuàng)新研發(fā)模式，提出了“多源影像化處理、參考資料服務(wù)化整合、覆蓋類型精細(xì)化提取、產(chǎn)品質(zhì)量多元化檢核”的總體思路，走出了一條自主創(chuàng)新之路。

項(xiàng)目第三課題組組長(zhǎng)、國(guó)家基礎(chǔ)地理信息中心遙感處處長(zhǎng)廖安平告訴記者，為了拿出讓全世界信服的產(chǎn)品，項(xiàng)目采用了以產(chǎn)出高質(zhì)量成果為導(dǎo)向的工程化方法進(jìn)行攻關(guān)，而非科研模式。他回憶，當(dāng)初為了使影像分類處理的性能指標(biāo)達(dá)到佳，科研人員在室內(nèi)做了無(wú)數(shù)次實(shí)驗(yàn)，又做了多次戶外實(shí)驗(yàn)、生產(chǎn)中試，對(duì)每一次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)都精心分析、不斷討論，碰撞出新的思想火花，在一次次挫折中不斷前進(jìn)。

認(rèn)準(zhǔn)方向，埋頭苦干，項(xiàng)目組厚積薄發(fā)。從研發(fā)幾何糾正與配準(zhǔn)模型、缺失數(shù)據(jù)處理和輻射重建方法，用于糾正遙感影像獲取和處理過(guò)程中產(chǎn)生的誤差；到創(chuàng)建像元—對(duì)象—知識(shí)分類法，降低誤判率和漏判率，有效解決同物異譜和異物同譜帶來(lái)的遙感制圖難題；再到研發(fā)全球地表覆蓋信息服務(wù)模型，實(shí)現(xiàn)多源信息的服務(wù)化整合與集約型應(yīng)用；直到形成能有效控制影像處理、分類提取、數(shù)據(jù)集成的成套質(zhì)量控制體系，眾多技術(shù)難關(guān)被攻克，一個(gè)個(gè)“”在協(xié)同創(chuàng)新中誕生。

成功研制出世界首套全球2000和2010兩個(gè)年份的30米分辨率地表覆蓋數(shù)據(jù)GlobeLand30，將全球地表覆蓋產(chǎn)品空間分辨率整體提高了10倍，總體分類精度達(dá)83％。數(shù)據(jù)涵蓋全球陸域范圍的水體、耕地、林地等10大類地表覆蓋信息，不僅能提供直觀的地表覆蓋空間分布和變化信息，還能獲得地表覆蓋類型統(tǒng)計(jì)數(shù)和變化量，從而以定量方式獲知人類活動(dòng)對(duì)自然環(huán)境的影響。同時(shí)，建成了業(yè)務(wù)化運(yùn)行的全球30米分辨率地表覆蓋信息服務(wù)平臺(tái)，向全球用戶提供在線瀏覽、數(shù)據(jù)下載、分析統(tǒng)計(jì)等服務(wù)。

GlobeLand30贈(zèng)送給聯(lián)合國(guó)后，已向社會(huì)免費(fèi)提供使用。這是中國(guó)生產(chǎn)并向全球用戶分發(fā)此類數(shù)據(jù)產(chǎn)品，彌補(bǔ)了我國(guó)在該領(lǐng)域的空白，改寫(xiě)了中國(guó)只是他人產(chǎn)品使用者的歷史，為全球變化、地球系統(tǒng)模式研究和可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃、國(guó)家治理等提供了重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。

“能夠取得這樣的成果，除了自主創(chuàng)新之外，主要還得益于有一個(gè)跨部門(mén)、跨學(xué)科的強(qiáng)大研究團(tuán)隊(duì)和產(chǎn)學(xué)研有機(jī)結(jié)合的協(xié)同創(chuàng)新機(jī)制。”回憶起4年多來(lái)的攻關(guān)歷程，陳軍教授感慨萬(wàn)千，“如果沒(méi)有整個(gè)團(tuán)隊(duì)的齊心協(xié)力和無(wú)私奉獻(xiàn)，是不可能完成這一巨型項(xiàng)目的。”

在項(xiàng)目總體設(shè)計(jì)、關(guān)鍵技術(shù)研究、產(chǎn)品驗(yàn)證、典型應(yīng)用示范、精度評(píng)價(jià)等環(huán)節(jié)，來(lái)自國(guó)家測(cè)繪地理信息局、北京師范大學(xué)、清華大學(xué)、中科院遙感所等部門(mén)和單位的業(yè)界及科研人員密切合作、相互支持，較好地完成了項(xiàng)目總體設(shè)計(jì)和關(guān)鍵技術(shù)研究，制定了可行的總體技術(shù)路線，對(duì)重大技術(shù)難題進(jìn)行協(xié)同攻關(guān)；四川、陜西、黑龍江測(cè)繪地理信息局積極參與，圓滿完成生產(chǎn)中試和規(guī)?；a(chǎn)品研制；中科院地理所、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院、中國(guó)林業(yè)科學(xué)院等單位協(xié)助完成全球范圍精度評(píng)價(jià)。在項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)之外，國(guó)內(nèi)遙感與測(cè)繪地理信息界許多院士、也給予了無(wú)私幫助，提出各種寶貴意見(jiàn)、建議和大量參考資料，在項(xiàng)目實(shí)施的各個(gè)環(huán)節(jié)診脈、把關(guān)，發(fā)揮了重要作用。

應(yīng)用領(lǐng)域多元化

一石激起千層浪。中國(guó)送上的這份厚禮，受到全世界的強(qiáng)烈關(guān)注和熱議。

聯(lián)合國(guó)秘書(shū)長(zhǎng)潘基文稱贊，這一慷慨捐贈(zèng)非常及時(shí)，這一詳盡的數(shù)據(jù)集將幫助我們更好地理解、監(jiān)測(cè)和管理全球地表和土地使用方面的變化。

聯(lián)合國(guó)副秘書(shū)長(zhǎng)吳紅波認(rèn)為，這是中國(guó)為全球可持續(xù)發(fā)展作出的杰出貢獻(xiàn)，為中國(guó)科技人員爭(zhēng)了光。這項(xiàng)成果將為聯(lián)合國(guó)制定和實(shí)施2015后可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃提供過(guò)硬的地理數(shù)據(jù)支撐。

對(duì)地觀測(cè)組織總干事瑞恩說(shuō)，這是廣大用戶和決策者所需的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和知識(shí)，了全球地學(xué)與地球觀測(cè)數(shù)據(jù)共享。

中國(guó)科學(xué)院院士、科技部原部長(zhǎng)徐冠華是全球地表覆蓋遙感制圖項(xiàng)目的倡導(dǎo)者和建議人。在接受記者電話采訪時(shí)，他說(shuō)，這是中國(guó)科技工作者為解決資源短缺、環(huán)境污染、氣候變化等全球性問(wèn)題提供的重要決策支撐。項(xiàng)目展現(xiàn)出的全球視野為科技界樹(shù)立了典范。

在2014年度中國(guó)十大科技進(jìn)展新聞評(píng)選中，7位院士的推薦詞這樣寫(xiě)道：這不僅是全球?qū)Φ赜^測(cè)和地理空間數(shù)據(jù)共享領(lǐng)域的一個(gè)里程碑成就，而且開(kāi)創(chuàng)了用高科技公共產(chǎn)品支撐聯(lián)合國(guó)全球治理和可持續(xù)發(fā)展的先河，已經(jīng)并將繼續(xù)產(chǎn)生很大影響。

如潮好評(píng)使整個(gè)團(tuán)隊(duì)激動(dòng)、興奮，所有的艱辛和付出都是值得的。但他們沒(méi)有沾沾自喜，而是清醒地認(rèn)識(shí)到這僅僅是萬(wàn)里長(zhǎng)征邁出的步，當(dāng)務(wù)之急是全部共享、深入應(yīng)用，大限度地發(fā)揮這套數(shù)據(jù)集的巨大價(jià)值。在有關(guān)方面的大力支持下，GlobeLand30數(shù)據(jù)應(yīng)用取得喜人成果。

自2014年9月23日正式開(kāi)通網(wǎng)站以來(lái)，已有來(lái)自中國(guó)、美國(guó)、加拿大、意大利等近80個(gè)國(guó)家和地區(qū)的1200多名用戶下載數(shù)據(jù)，總圖幅數(shù)達(dá)5.1萬(wàn)余幅。用戶中既有聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織、環(huán)境署、發(fā)展署等聯(lián)合國(guó)機(jī)構(gòu)，美國(guó)國(guó)家航空航天局、歐盟委員會(huì)等政府機(jī)構(gòu)，也有德國(guó)地學(xué)研究中心、巴西國(guó)家空間研究院等研究機(jī)構(gòu)，還有哈佛大學(xué)、耶魯大學(xué)等高校，相關(guān)數(shù)據(jù)被用于氣候變化研究、土地利用與變化研究、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、地表覆蓋變化及分類研究、城市擴(kuò)張與城鄉(xiāng)發(fā)展規(guī)劃研究、生態(tài)環(huán)境及生物多樣性研究等眾多領(lǐng)域，展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。

自去年9月到今，聯(lián)合國(guó)環(huán)境署世界保護(hù)監(jiān)測(cè)中心等機(jī)構(gòu)和國(guó)內(nèi)多家單位紛紛前來(lái)考察數(shù)據(jù)成果、洽談合作。忙碌中的收獲令項(xiàng)目組科研人員喜上眉梢。

聯(lián)合國(guó)環(huán)境署世界保護(hù)監(jiān)測(cè)中心與國(guó)家基礎(chǔ)地理信息中心合作，利用數(shù)據(jù)開(kāi)展全球21萬(wàn)個(gè)保護(hù)區(qū)生物多樣性保護(hù)評(píng)價(jià)。

科技部遙感中心利用數(shù)據(jù)實(shí)施全球生態(tài)健康遙感監(jiān)測(cè)，對(duì)全球陸表水域和城鄉(xiāng)建設(shè)用地的空間分布、時(shí)空變化、用地效率、用地轉(zhuǎn)化等進(jìn)行翔實(shí)的解讀和分析，分別于2013年5月、2014年6月發(fā)布《全球陸表水體遙感監(jiān)測(cè)報(bào)告》和《全球城鄉(xiāng)建設(shè)用地遙感監(jiān)測(cè)報(bào)告》，在業(yè)界產(chǎn)生極大反響。

中國(guó)工程院在新疆水資源研究中，利用兩期庫(kù)爾勒地區(qū)地表覆蓋數(shù)據(jù)，對(duì)塔里木河下游自然環(huán)境變化進(jìn)行分析。

中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院運(yùn)用數(shù)據(jù)開(kāi)展中國(guó)生物多樣性保護(hù)研究。

…………

“下一步，我們將從深度挖掘分析、數(shù)據(jù)精化更新、動(dòng)態(tài)信息服務(wù)三方面著手，努力實(shí)現(xiàn)從有到優(yōu)、從數(shù)據(jù)到知識(shí)、從成果到服務(wù)的升級(jí)，通過(guò)匯聚包括國(guó)產(chǎn)高分衛(wèi)星影像在內(nèi)的國(guó)內(nèi)外多方資源和力量，進(jìn)一步擴(kuò)大應(yīng)用范圍，為國(guó)家發(fā)展和社會(huì)提供更好的服務(wù)。同時(shí)倡導(dǎo)發(fā)起由中國(guó)主導(dǎo)或主要參與的大型科學(xué)計(jì)劃，讓中國(guó)從‘跟跑者’變?yōu)?lsquo;’。”

陳軍教授這番話，表達(dá)出中國(guó)科技工作者深沉的家國(guó)情懷。新長(zhǎng)征剛剛開(kāi)始，在自主創(chuàng)新的征途上，他們將繼續(xù)執(zhí)著追求、一往無(wú)前！