Global Oil Palm Extent and Planting Year (1990-2021) v1.2

BIOPAMA/GlobalOilPalm/v1_2
数据集可用时间
1990-01-01T00:00:00Z–2021-12-31T23:59:59Z
数据集提供方
Earth Engine 代码段
ee.ImageCollection("BIOPAMA/GlobalOilPalm/v1_2")
标记
农业 生物多样性 保护 作物 全球 土地覆盖 土地利用 土地利用-土地覆盖 棕榈 种植园
biopama

说明

2016-2021 年全球油棕种植范围(分辨率为 10 米)和 1990-2021 年油棕种植年份(分辨率为 30 米)。该数据集由 609 个 100x100 公里的网格图块组成,覆盖全球热带和亚热带油棕种植区,绘制了 23.98 Mha 的闭冠油棕(16.69 Mha [69.6%] 为工业种植,7.29 Mha [30.4%] 为小农种植),基于样本的面积估计为 16.82 ± 0.19 Mha 工业种植和 7.37 ± 0.25 Mha 小农种植。请注意,虽然目录时间范围涵盖 1990-2021 年以反映种植年份范围,但此集合是单个静态拼接,而不是多时相时间序列。

调研方法

  • 油棕范围(classification,10 米):2016-2021 年的年度闭冠油棕地图是使用 DeepLabv3+(MobileNetV2 主干)卷积神经网络 (CNN) 从 Sentinel-1 C 波段 SAR GRD 双极化(VV 和 VH)年度合成图像生成的,该网络在 296 个 10x10 公里的区域进行了训练。使用 SRTM v4 DEM 对每日 Sentinel-1 场景进行了局部入射角校正,并分别针对升轨和降轨聚合为年度中位数合成图像,然后对两个轨道的图像进行平均,以避免在某个轨道有更多通过次数时出现地形伪影。与 v1 (2019) 不同,Sentinel-2 红色反射率(波段 4)被排除在外,因为在 2019 年之前,油棕榈区域没有系统的 Sentinel-2 Level-2A 覆盖;为了重用 v1 的 3 通道 DeepLabv3+ 架构,VV 和 VH 合成图像与一个零填充的第三通道堆叠在一起。
  • 为减少假正例(例如椰子种植园和稻田),我们遮盖了 ESA WorldCover 10 米 v200 中重叠的农田、建成区、水体、草本湿地和红树林类别,然后进行了人工目视筛查。在后处理过程中,2019 年 v1 数据集中的 100x100 公里网格单元中有 82 个被舍弃(主要是墨西哥、印度、菲律宾和印度尼西亚的假正例椰子区域),同时添加了新的热点网格单元(印度安得拉邦、刚果盆地、泰国和中美洲/南美洲),最终得到了 609 个图块。
  • 六张年度地图(2016-2021 年)合并为一个静态图层,优先考虑油棕的存在:如果某个像素在 2016-2021 年期间的任何一年被归类为工业,则标记为工业 (1);否则,如果该像素在 2016-2021 年期间的任何一年被归类为小农户,则标记为小农户 (2);否则标记为其他土地覆盖 (0)。
  • 种植年份(planting_year,30 米):使用 1990 年至 2021 年的 30 米 Landsat-5、Landsat-7 和 Landsat-8 Collection 2 Tier 1 Level-2 地表反射率时间序列,针对所有映射为油棕(1 或 2)的像素推导得出。随机森林分类器将每个清晰的 Landsat 观测值标记为植被、裸地或云,以识别最后一次土地准备日期 (LDLP)(即冠层闭合前土地清理对应的最终裸地观测值),并使用空间模式滤波器进行平滑处理。种植年份定义为 LDLP 之前 5 年时间窗口内 (NIR - SWIR2) / (NIR + SWIR2) 最小的日历年(在论文中称为归一化差值水体指数 NDWI (Gao, 1996),但使用 SWIR2 计算,例如 Landsat-8 波段 5 和 7,这是标准归一化燃烧率 [NBR] 公式,在源 GeoTIFF 波段说明中命名为 minNBR)。在 planting_year 波段中,值范围为 1989 到 2022(而不是 1990 到 2021):因为算法会回溯到 LDLP 之前最多 5 年,所以 1990 年之前建立的种植园(请参阅下面关于左删失的限制说明)被记录为 1989(约占全球油棕像素的 7.5%,是数据集中最常见的值),一小部分像素(约 0.04%)的值为 2022。

限制

  • 闭合冠层检测滞后和 2019-2021 年遗漏:Sentinel-1 SAR 只有在林分达到完全冠层闭合(通常在种植后约 3 年)后才能可靠地检测到油棕。因此,2019 年至 2021 年期间新建立的年轻种植园在很大程度上被排除在范围图层之外。2019 年至 2021 年期间,planting_year 像素主要代表旧种植园的重新种植(轮作),这些种植园在 2016 年至 2018 年期间已经形成了封闭的树冠,然后被皆伐,不得用于衡量 2019 年至 2021 年期间的新油棕扩张或森林砍伐。
  • 上次轮伐与初始建立和 1989 年左删失:由于算法检测的是 2021 年之前最后一次裸地清理事件,因此 planting_year 记录的是截至 2021 年当前林分的建立年份。在经历过轮作(通常每 25 年左右一次)的种植园中,这反映的是最近一次重新种植的年份,而不是最初转为油棕种植的年份。此外,planting_year 在 1989 处左删失;这意味着 planting_year == 1989 的像素(约占全球油棕像素的 7.5%)表示在 1989 年或之前建立的种植园,在计算种植园年龄时不应将其视为在 1989 年种植。
  • 清理后的土地用途转换:由于 2016-2021 年合并规则会保留至少一年内检测为油棕的任何像素,因此在 2016 年至 2021 年期间被皆伐并随后转换为其他土地用途的种植园仍被归类为油棕。
  • 忽略开阔冠层和半野生油棕:CNN 仅绘制闭合冠层林分的地图,在很大程度上忽略了传统、分散或自给自足的半野生油棕林(特别是在西非,如尼日利亚),以及因火灾、洪水、疾病或农林业间作而导致冠层开阔的林分。
  • 小农种植园的准确率较低:在所有 6,843 个种植年份标准答案观测值中,整体种植年份 RMSE 为 2.65 年(平均误差 = -0.24 年,R^2 = 0.86)。与 Landsat 时间序列的视觉解读(n = 841 个点)相比,随机森林 LDLP 的确切年份一致性总体上仅为 59.6%(工业化 64.8%,小农户 44.0%;±3 年内为 76.3%)。与工业种植园(生产者准确率 91.0%,用户准确率 91.8%,种植年份 RMSE = 2.02 年)相比,小农户种植园的分类准确率较低(生产者准确率 71.7%,用户准确率 72.4%),种植年份误差较高(RMSE = 4.89 年,在喀麦隆达到 7.01 年)。 小农户种植年份的准确性会因不规则地块边界上的 30 米混合像素、多年连续种植和“林下种植”(在砍伐前在老棕榈树下种植幼苗,从而避免裸土阶段)而降低。
  • 实地验证的地理覆盖范围较窄:planting_year 的实地验证地理覆盖范围较窄:工业种植园仅涵盖 3 个国家(巴西、加蓬、印度尼西亚),小农户仅涵盖 2 个国家(喀麦隆和印度尼西亚,其中 93.5% 的数据由一家公司通过所有者访谈收集,而所有者访谈也存在对较老林分的回忆误差),在马来西亚、泰国、印度或其他产区没有进行实地验证。
  • 波段之间的分辨率不匹配和网格偏移:由于 classification 的分辨率为 10 米,而 planting_year 的分辨率为 30 米(源 GeoTIFF 网格之间存在 20 米的西边缘原点偏移),因此种植园边缘约 5% 的 10 米油棕像素缺少 planting_year 值,而边界沿线的 30 米 planting_year 像素可能会溢出到相邻的 10 米非油棕 (0) 像素。
  • 云层和季节性导致的区域性伪影:赤道和西非地区(例如喀麦隆、加蓬、刚果盆地)持续的云层覆盖以及 2013 年之前稀疏的 Landsat 档案覆盖,增加了种植年份的不确定性。在旱季明显的地区(尤其是印度安得拉邦、泰国和印度尼西亚苏拉威西岛),NDWI 的季节性下降可能会触发错误的裸地检测,从而使 planting_year 偏向于过于近期的年份。

频段

波段

像素尺寸:因设备而异

名称 最小值 最大值 像素大小 说明
classification 10 米

油棕种植园类型分类

planting_year 1989 2022 30 米

预计种植园建立年份

分类类别表

值 颜色 说明
0 #18181b

非油棕的其他土地覆盖类型

1 #d97706

工业化封闭式冠层油棕种植园

2 #06b6d4

小农户封闭式冠层油棕种植园

使用条款

使用条款

CC-BY-4.0

引用

引用:
  • Descals, A.、Gaveau, D. L., Wich, S.、Szantoi, Z. 和 Meijaard, E. (2024). 1990 年至 2021 年全球油棕种植年份地图。 《地球系统科学数据》,16(11),5111-5129。 doi:10.5194/essd-16-5111-2024

DOI

通过 Earth Engine 探索

代码编辑器 (JavaScript)

var dataset = ee.ImageCollection('BIOPAMA/GlobalOilPalm/v1_2');

// Band 1: Oil palm plantation type classification (10 m resolution)
// 0: Other land covers that are not oil palm
// 1: Industrial closed-canopy oil palm plantations
// 2: Smallholder closed-canopy oil palm plantations
var classification = dataset.select('classification').mosaic();
var classificationVis = {
  min: 0.0,
  max: 2.0,
  palette: ['18181b', 'd97706', '06b6d4'],
};

// Create a mask to add transparency to non-oil palm plantation class pixels.
var mask = classification.neq(0);
mask = mask.where(mask.eq(0), 0.6);

// Band 2: Year of plantation establishment (1989-2022, 30 m resolution)
var plantingYear = dataset.select('planting_year').mosaic();

// Visualize planting year separately for industrial (warm amber/gold) and
// smallholder (cool navy/cyan) plantations over a dark background.
var industrialYearVis = {
  min: 1989.0,
  max: 2022.0,
  palette: ['451a03', '92400e', 'd97706', 'f59e0b', 'fef08a'],
};
var smallholderYearVis = {
  min: 1989.0,
  max: 2022.0,
  palette: ['082f49', '0369a1', '06b6d4', '38bdf8', 'cffafe'],
};

var background = ee.Image.rgb(24, 24, 27).visualize({min: 0, max: 255});
var industrialYear = plantingYear
    .updateMask(classification.eq(1))
    .visualize(industrialYearVis);
var smallholderYear = plantingYear
    .updateMask(classification.eq(2))
    .visualize(smallholderYearVis);

var composite = ee.ImageCollection([
  background,
  industrialYear,
  smallholderYear,
]).mosaic();

Map.setCenter(101.31, 1.1, 11);
Map.addLayer(composite, {}, 'Oil Palm Planting Year by Class (1989-2022)');
Map.addLayer(
    industrialYear, {}, 'Industrial Planting Year (1989-2022)', false);
Map.addLayer(
    smallholderYear, {}, 'Smallholder Planting Year (1989-2022)', false);
Map.addLayer(
    classification.updateMask(mask), classificationVis,
    'Oil Palm Classification', false);
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