北京师范大学张朝团队发布全球小麦4km单产栅格数据集（1982-2020）
- ：北师大张朝团队
- ：2024-07-25
近日，北京师范大学国家安全与应急管理学院粮食安全研究与教育团队（负责人：张朝教授）通过生态网络云平台（http://www.nesdc.org.cn）发布了1982-2020年全球小麦4km单产栅格数据集，用户可在线访问获取数据。相关研究成果以“Estimating Global Wheat Yields at 4 km Resolution during 1982–2020 by a Spatiotemporal Transferable Method”为题发表在Remote Sensing期刊。
可靠的全球作物产量信息对粮食安全和农业可持续性具有至关重要的意义。然而，现有的作物产量数据集存在时空分辨率较低、研究区域有限的问题。本数据集利用一种可迁移的方法估计并生成了1982-2020年4km全球小麦产量数据（GlobalWheatYield4km）。研究团队首先根据光谱物候整合方法识别春小麦和冬小麦的空间分布，然后选择了4 km栅格尺度下的最优产量预测模型，最后在空间和时间尺度上对最优模型进行迁移，以获得一致的产量数据集产品（图1）。
图1. GlobalWheatYield4km数据集生产流程图
结果表明，GlobalWheatYield4km估算结果与统计数据一致性较高，散点图趋势在1：1线附近，R2为0.56~0.86，RMSE为123.2~911.3 kg/ha, nRMSE为13.8~33.8%（图2）。
图2. 产量估计结果与(a)东南亚，(b)中亚，(c)欧洲，(d)俄罗斯和哈萨克斯坦春小麦，(e)俄罗斯冬小麦，(f)澳大利亚，(g)南美，(h)北美春小麦，(i)北美冬小麦统计数据的比较
GlobalWheatYield4km的空间分布与2010年观测到的产量一致（图3），产量范围变化较大，在130 ~ 11546 kg/ha之间。
图3. 2010年(a)行政单元估计产量和(b)观测产量的空间分布
此外，与现有数据SPAM相比，GlobalWheatYield4km与统计数据的一致性更高，平均R2 （RMSE）分别为0.84 （670.2 kg/ha）和0.7 （932.3 kg/ha）（图4）。
图4. SPAM(a1-a3)和GlobalWheatYield4km(b1-b3)次国家级观测产量的对比
该项研究工作和数据制备得到了国家自然科学基金（42061144003，41977405）资助。
论文信息：Zhang, Z., Luo, Y., Han, J., Xu, J., and Tao, F.: Estimating Global Wheat Yields at 4 km Resolution during 1982–2020 by a Spatiotemporal Transferable Method, Remote Sens., 16, 2342, https://doi.org/10.3390/rs16132342, 2024.
数据链接：1982-2020年全球小麦4km分辨率单产数据集