通过Sentinel-1的雷达数据立方体探索亚马逊森林的损失

由欧空局领导的“科学哨兵1号：亚马逊”项目通过处理雷达图像来检测森林损失，支持监测和减轻气候变化对森林的影响。该项目采用透明的方法，通过时空数据立方体设计估算损失，提取每个雷达时间序列点的统计信息。这个强大的工具跟踪变化并实现保护工作。准确及时的数据支持应对气候变化和保护生态系统的决策。

森林蕴藏着大量的地球陆地碳，在抵消化石燃料的人为排放方面发挥着重要作用。自2015年以来，由于哥白尼哨兵6号任务，世界热带森林可以以前所未有的12至1天间隔定期观测。

制定跟踪森林损失的可靠指标

无论云层、雾霾、烟雾或气溶胶如何，白天和黑夜都会采集数百万 GB 的合成孔径雷达 （SAR） 数据。这样可以至少每两周监测一次森林砍伐和森林退化情况。然而，挑战在于找到适当的方法，从大量传入的雷达数据中提取有意义的森林损失指标，以便能够在热带森林中定期和一致地检测到时间序列中的异常情况。这种森林监测方法应当透明，便于广大公众理解，使各公共和私营部门对使用这些方法充满信心。

时空数据立方体

“Sentinel-1 for Science：Amazonas”项目利用Sentinel-1卫星雷达图像，以透明和直接的方式通过时空数据立方体设计估算森林损失，提取相关的统计信息。这种创新方法使有效的管理和养护工作成为可能，为监测森林覆盖率随时间的变化提供了宝贵的数据。该项目的尖端技术支持应对气候变化和保护宝贵生态系统的紧急行动。

通过这种方法，该项目演示了使用 Sentinel-1 数据在亚马逊流域创建动态森林砍伐分析。从 2017 年到 2021 年，该团队能够检测到超过 5 万公顷的森林损失，这相当于哥斯达黎加的面积。

Gisat遥感专家Neha Hunka评论说：“我们从太空看到的是亚马逊盆地每年有超过一百万公顷的热带潮湿森林消失，最糟糕的一年是巴西的2021年。我们可以跟踪这些损失，并从此以后每12天透明且一致地报告一次。

从 1 年初到 2015 年 2021 月，Sentinel-20 卫星的数十亿像素（每个像素代表 20x<> 米的森林部分）在 StatCubes 设计下进行了协调，并且在结果的第一版中展示了一种检测森林损失的简单阈值方法。

大量的数据处理和处理
该项目面临的最大挑战是大量的数据处理和处理。该团队使用多种用户友好的软件工具来有效地访问数据 – 处理超过 450TB 的数据以创建森林损失地图。ESA开放科学平台工程师Anca Anghelea补充说：“通过ESA的开放科学数据目录和openEO平台提供开放访问数据和代码，我们的目标是使世界各地的研究人员能够合作并为推进有关全球森林和碳循环的知识做出贡献。因此，在项目的最后阶段，重点将放在开放科学、可重复性、长期维护和’科学哨兵1号：亚马逊’项目中取得的成果的演变上。

继该项目之后，下一个目标是与欧空局的气候变化倡议团队合作，实现土地覆盖变化造成的碳损失产品。这一目标将有助于欧空局的碳科学集群。

该项目的当前结果现在可以通过单击此处获得。“Sentinel-1 for Science： Amazonas”由四个合作伙伴组成的财团实施：Gisat，Agresta，挪威生命科学大学和芬兰地理空间研究所。该团队独特地结合了林业和碳评估、多时相SAR分析和数据融合以及大数据处理能力方面的互补性和强大背景。