福州大学数字中国研究院（福建）邱炳文研究团队在农业领域国际顶级期刊Computers and Electronics in Agriculture（中科院SCI一区TOP，IF：8.3）上发表了最新研究成果：“玉米指数设计与全球玉米自动制图—以中国和美国为例”（National-scale 10 m annual maize maps for China and the contiguous United States using a robust index from Sentinel-2 time series）。邱炳文研究员为通讯作者，博士生黄莹泽为第一作者。

玉米是全球产量第一的大宗粮食作物，及时准确高效获取全球玉米空间分布图对确保粮食安全具有重要意义。目前大多数国家仍没有高分辨率的玉米地图，更没有关于玉米最新的时空动态明确信息。目前大尺度高精度农作物时空连续分布数据集相对匮乏，难以支撑现代农业可持续发展需求对农情时空大数据的需求。由于玉米分布范围广、种植模式复杂多样以及不同作物光谱相似性等因素，给少样本或无样本条件下大尺度玉米自动制图带来极大的挑战。该成果通过探索玉米生长特性（见图1），构建了具备全球大尺度跨年份制图能力、稳健的玉米指数VVP（见图2），并为中美两国为例，创建了自2018年以来国家尺度10米玉米逐年时空连续分布数据集（见图3-5）。

VVP指数具有独立于训练样本、无需区域调整情况下，实现跨区域、跨年份实现玉米自动制图能力。当VVP指数应用于中国和美国时，制图结果与相应的农业统计数据高度吻合（R2 > 0.94）。基于广泛分布的9,412个中国实地调研点位验证，总体精度为91.09%，F1得分为86.74%。相比仅仅基于植被指数时序数据，VVP指数能同时显著减少玉米的错分误差和漏分误差。此外，VVP指数还能为机器学习算法提供训练数据，帮助提高其时空迁移能力。

2018-2022年中国玉米面积发生了显著变化，2020年是玉米面积从减到增的转折点。2020年玉米种植面积为395,566 km2，其中单季玉米占68%，轮作玉米占32%。玉米面积的90%左右分布在淮河以北，轮作玉米的北界在燕山山脉（见图3）。由于镰刀湾地区玉米种植结构调整，2018-2020年玉米面积持续减少了39,352 km2，减少幅度约9%。2020-2022年玉米种植面积逐渐恢复，主要集中在玉米曾经种植地区（见图6）。与此相对的是，2018-2021年美国玉米种植面积持续扩张，增幅达到17%，其中绝大部分分布在中部玉米带；而2022年美国玉米种植面积大幅下降，可能与全球性的持续高温干旱密切相关。该成果将为落实耕地用途精准管控、确保良田粮用、助力实施国家粮食安全战略，贡献大尺度高精度时空连续农作物分布数据集。

  文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168169924004095?dgcid=author

  https://doi.org/10.1016/j.compag.2024.109018

  https://www.researchgate.net/profile/Bingwen-Qiu/research

该研究成果由数字中国研究院（福建）教师邱炳文研究团队与农业农村部农业遥感重点实验室、中国科学院空天信息研究所、北京师范大学、香港理工大学、河南省农科院农业经济与信息研究所、福建省自然资源厅耕地保护中心等多家单位共同合作研发。该研究团队主要从事农业遥感技术研究，致力于创新大尺度农作物自动制图技术与数据产品研发，研究团队先后在RSE、ISPRS等期刊发表大宗粮食作物和茶园、花生等经济作物制图技术等多篇相关学术论文，出版学术专著一部《中国大宗农作物时序遥感制图》。该研究获得国家自然科学基金(42171325，41771468)资助。

图1 玉米的生长特性

图2 VVP指数设计概念图

图3 2020年10米中国玉米空间分布图

图4 2018-2022年中国10米玉米空间分布图

图5 2018-2022年美国10米玉米空间分布图

图6 2018-2020和2020-2022年中国玉米种植面积变化

审图号：GS (2020) 4234