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1、 全球 30 米地表覆盖数据 （GlobeLand30） 产品说明 国家基础地理信息中心 二一四年五月 i 目录 1.1.项目简介项目简介 1 2. 2. 分类影像和参考资料分类影像和参考资料. 1 2.1 分类影像 . 1 2.2 辅助数据 . 4 3.3.类型定义与赋值类型定义与赋值. 7 3.1 类型定义 7 3.2 类型赋值 8 4 4 分类技术指标分类技术指标 9 5. 5. 分类策略与方法分类策略与方法. 10 5.1 分类策略 10 5.2 分类方法 11 6. GlobeLand306. GlobeLand30 产品产品 . 12 6.1 参考坐标系 . 12 6.2 数据分幅
2、 . 13 6.3 数据组成及格式 13 6.4 文件命名与组织 15 7. 7. 精度自评估精度自评估. 16 7.1 抽样方案 16 7.2 自评估精度 . 16 8. 8. 致谢致谢 18 附录：全球地表覆盖数据产品元数据表结构附录：全球地表覆盖数据产品元数据表结构 . 19 1 1.1. 概概述述 地表覆盖是指地球表面各种物质类型及其自然属性与特征的综合体， 其空间 分布反映着人类社会经济活动过程，决定着地表的水热和物质平衡，其变化直接 影响到生物地球化学循环，改变着陆地大气的水分、能量和碳循环，甚至影响 气候变化。科学准确地测定全球地表覆盖的空间分布与动态变化，对于全球变化 研究，如
3、地球系统的能量平衡、碳循环及其它生物地球化学循环、气候变化等， 有着十分重要的意义。 为了有效地支撑全球变化研究和地球系统模式发展，科技部在 2010 年启动 了 863 计划“全球地表覆盖遥感制图与关键技术研究”重点科研项目。项目由 国家基础地理信息中心牵头，来自测绘局、中科院、教育部、农业部、林业局等 7 个部门的 18 家单位共同参与。2013 年底， 2010 基准年的 30 米全球地表覆盖 遥感制图数据产品（GlobeLand30-2010）研制完成。该数据覆盖南北纬 80 度的 陆地范围，包括耕地、森林、草地、灌木地、湿地、水体、苔原、人造地表、裸 地、冰川和永久积雪等 10 种地
4、表覆盖类型。 本手册是对 GlobeLand30-2010 产品进行简要介绍的材料，包括所用的分类 影像、参考资料、影像处理方法、分类方法、数据产品组织和精度评估情况等， 供国内外学者和相关人员参考使用。 2. 2. 分类影像分类影像与与参考资料参考资料 2.1 2.1 分类影像分类影像 GlobeLand30-2010 数据研制所使用的分类影像主要是 30 米多光谱影像，包 括美国陆地资源卫星 （Landsat） TM5、 ETM+多光谱影像和中国环境减灾卫星 （HJ-1） 多光谱影像。影像选取原则是：在每景影像无云（少云）前提下，择优选择植被 生长季的多光谱影像，影像时相尽量控制在 201
5、0 年1 年内。对于影像获取困 难区域，适当放宽影像获取时间，确保全球无云影像的完整覆盖。 2 2.1.1 2.1.1 LandsatLandsat TM/ETM+ TM/ETM+ 影像影像 Landsat 影像波段多， 可提高分类精度， 需要尽可能多的收集。 所有 Landsat TM5、ETM+影像从 USGS 下载（http:/earthexplorer.usgs.gov/） ，订购其 Level 1T 处理 级别的产品。Level 1T 处理级别的 Landsat 影像经过几何和辐射纠正处理，采 用 WGS-84 坐标系和 UTM 投影，共 7 个波段。总共从 USGS 下载了 Lan
6、dsat TM5、 ETM+影像 9907 景，约 80%的获取时间在 2009-2011 年内，详细统计情况见表 1， 9907 景影像的季相分布见图 1。GlobeLand30-2010 分幅产品中有多光谱影像接 图表图层，其详细反映了每景影像的获取时间及分类所利用的实际范围。 表 1 Landsat 影像获取年代统计 年份年份 20092009 年年 20102010 年年 20112011 年年 其他其他 所占所占比例比例 30.59% 41.06% 9.14% 19.21% 图 1 GlobeLand30-2010 所利用的 LandsatTM5、ETM+影像时相 根据 Landsa
7、t 网站技术文件介绍，Level 1T 处理级别的 TM/ETM+影像，几何 纠正平面中误差为75 米。在分类前，利用 GoogleEarth 影像和 1 米分辨率正 射影像，选取明显地物点对每景 TM 和 ETM+影像进行了平面几何精度检查。总共 检查出有 171 景 Landsat 影像达不到几何精度要求， 对这 171 景影像全部进行了 重新纠正处理。用于分类的所有 Landsat 影像，其影像接边差在 1 个像素内。 影像分类预处理包括大气和地形校正。大气校正采用基于改进版本的 Fast Line-of-Sight Atmospheric Analysis of Spectral Hy
8、percubes (FLAASH)算法，地形校正 采用的是基于 COS 校正的地形抹平处理校正方法（SCOS 法） 。 3 由于 2010 年前后的 TM5 影像全球覆盖不佳，在赤道等多云区域无法检索订 购到无云的影像，需要利用 Landsat7 ETM+ SLC-off 影像数据进行补充。通过下 载多期 ETM+ SLC-off 影像，采用邻近相似像元插补法（Neighborhood Similar Pixel Interpolator，NSPI）进行数据插补，形成一景完整影像。共插补 ETM+ SLC-off 影像 1354 景，主要分布在靠近赤道沿线及北半球高纬度地区，见图 2。 图 2
9、 GlobeLand30-2010 所利用的 ETM+ SLC-off 影像区域 2.1.2 HJ2.1.2 HJ- -1 1 卫卫星影像星影像 HJ-1 是中国发射用于环境监测和防灾减灾的卫星星座，该卫星拥有光学、 红外、超光谱多种探测手段。其中 HJ-1A 星搭载有多光谱相机（CCD） 、高光谱成 像仪（HSI） ；HJ-1B 星搭载有多光谱相机（CCD） 、红外多光谱成像仪（IRS） 。其 卫 星 传 感 器 技 术 参 数 见 表 2 。 有 关 HJ-1 卫 星 的 详 细 介 绍 请 访 问 表 2 HJ-1A/B 卫星有效载荷指标一览表 卫卫星名称星名称 有效载荷有效载荷 波段波
10、段 谱段范围谱段范围(m)(m) 空间分辨率空间分辨率(m)(m) 幅宽幅宽 (km)(km) 侧摆能力侧摆能力 HJ-1A CCD 1 0.43-0.52 30 单台相机：360 双台相机：700 2 0.52-0.60 3 0.63-0.69 4 0.76-0.90 HSI 115 0.45-0.95 100 50 30 HJ-1B CCD 1 0.43-0.52 30 单台相机：360 4 2 0.52-0.60 双台相机：700 3 0.63-0.69 4 0.76-0.90 IRS 1 0.75-1.10 150 720 2 1.55-1.75 3 3.50-3.90 4 10.5-
11、12.5 300 地表覆盖数据研制利用的是 HJ-1 星 CCD 影像数据，其幅宽 360KM,空间分辨 率为 30 米，包括 4 个波段。共利用 HJ-1 多光谱影像 1465 景，覆盖全球 60%范 围（见图 3） ，获取时间为 2008 年 9 月至 2011 年 12 月。 HJ-1 影像利用全球 ETM+镶嵌产品(GeoCover2000)作为控制源进行几何纠 正，纠正影像与 Landsat 影像的套合中误差在 1.5 像元以内。 图 3 GlobeLand30-2010 所利用的 HJ-1 卫星影像覆盖区域 2.2 2.2 辅助辅助资料资料 除了分类影像外，GlobeLand30-
12、2010 研制还使用了大量的辅助数据和参考 资料，支持样本选取、辅助分类及验证精度等工作。主要包括：已有地表覆盖数 据（全球、区域）、MODIS NDVI 数据、全球基础地理信息数据、全球 DEM 数据、 各种专题数据和在线高分辨率影像（如 GoogleEarth 高分影像、必应影像、 OpenStreet 和天地图高分影像）等。 5 2.2.2.2.1 1 已有已有地表覆盖数据地表覆盖数据 1）6 套全球地表覆盖数据：分别为 USGS 的 IGBP-DISCover 数据集、美国马 里兰大学的 UMD GeoCover 数据集、美国波士顿大学的 BU_MODIS 数据集、欧盟联 合研究中心的
13、 GLC2000 数据集、欧空局的 GlobCover2005 和 GlobCover2009。除 GlobCover2005 和 GlobCover2009 的分辨率为 300 米外，其他 4 套数据的分辨率 均为 1 千米。 上述 6 套数据的分类系统存在较大差异，本项目主要参考了 GLC2000 和 GlobCover2009。 2）区域地表覆盖数据 在项目实施过程中，加强了对区域性高分辨率地表覆盖数据的收集，总共收 集了以下国家和区域的高分辨率地表覆盖数据。 中国 1:10 万土地利用数据：由中国科学院地理科学与资源研究所提供， 利用 1999-2000 年的 LandsatTM/ET
14、M+影像和中国资源一号卫星 CCD 影像 生产完成，采用中国科学院土地利用分类系统。 美 国 土 地 覆 盖 数 据 集 （ NLCD ）： 从 美 国 环 境 保 护 署 网 站 （http:/www.epa.gov/mrlc）下载，利用 Landsat TM/ETM+影像生产完 成，数据空间分辨率 30 米，采用 MRLC 分类系统。 加拿大 1：25 万地表覆盖数据（Circa2000） ：从加拿大基础地理空间信 息数据共享平台（http:/www.geobase.ca)下载，利用 Landsat TM/ETM+ 影像完成，采用 EOSD 土地覆盖分类系统。 欧 洲 地 表 覆 盖 数
15、据 （ CORINE Land Cover2000 ） ： 从 欧 洲 环 境 署 （http:/www.eea.europa.eu）下载，比例尺为 1：:100000，数据采用 CORINE 土地覆盖分类系统。 澳 大 利 亚 地 表 覆 盖 （ DLCD ）： 从 澳 大 利 亚 地 球 科 学 局 （http:/www.ga.gov.au/） 下载， 该数据集 2011 年发布， 分辨率为 250 米，采用国际标准化组分类系统。 2.2.2 2. .2 2 MODIS NDVIMODIS NDVI 数据数据 从USGS下 载 了2009年 全 年MODIS的MOD13Q1产 品 （htt
16、ps:/lpdaac.usgs.gov/ ） 。该产品包含 MODIS 的单波段影像（蓝波段、红 6 波段、 近红外波段、 中红外波段） 和 NDVI、 EVI 数据， 空间分辨率 250 米。 MOD13Q1 产品全年共 23 期，全球陆地区域共有 616 幅。 该数据集经过投影转换、配准纠正、数据滤波、数据时间序列整合等处理， 形成了包含 23 个波段、250 米空间分辨率的 MODIS NDVI 时间序列数据。该数据 能反映耕地、裸地、林、灌、草等类型的季相变化信息，可以弥补单期分类影像 无法获取地物季相变化信息的不足。 2.2.2.2.3 3 全球全球基础地理信息数据基础地理信息数据 收集了全球 1:100 万基础地理底图数据和全球 Vmap 数据。主要利用其所包 含的居民地层、道路层、湖泊层、河流层 4 个矢量数据图层，作为分类时样本选 取、人工交互检查时的参考数据。 2.2.2.2.4 4 全球全球 DEMDEM 数据数据 收集了全球 SRTM DEM 数据和 ASTER GDEM 数据
