一张新的10米分辨率地图显示了世界上哪些森林是天然林、人工种植林或农业林，以及它们如何随时间变化
保护地球上的森林始于一个简单的问题：我们面对的是哪种类型的森林？从太空看，原始雨林、桉树种植园和油棕庄园可能看起来是同一片绿色。但它们所储存的碳和生物多样性数量截然不同。区分它们，并了解每一片区域随时间如何变化，能让我们看到保护工作在哪里奏效，以及天然林在哪里正被转变为种植园和农场。
今天，Google DeepMind 和 Google Research 与 World Resources Institute（WRI）和 International Institute for Applied Systems Analysis（IIASA）合作，发布了 Forest Typology (ForTy) 2020，这是一张全球地图，将地球上每一块10×10米的土地划分为六种不同的森林和土地利用类型，是欧盟森林砍伐法规的关键基准。与此同时，我们还分享了一个早期时间序列，追踪这些森林从2017年到2025年每年的变化，包括天然林被种植园或农场取代的地方。用户首次可以在全球范围内以10米细节、逐年查看，不仅是森林在哪里消失，还有是什么取代了它：木材种植园、树木作物农场或其他土地。
为什么“树冠覆盖”还不够
所有森林都储存碳，而且森林共同承载了世界上大多数陆生植物和动物物种。但森林的生态价值还取决于它的历史：一片从未被砍伐的原始森林所储存的碳和生物多样性，远远超过每十年或二十年就被采伐一次的单树种木材种植园。
大多数全球地图只标明是否有树木存在。这对试图保护天然林的人来说是一个挑战。例如，欧盟关于无森林砍伐产品的法规（EUDR）要求咖啡、可可或棕榈油等产品不得来自2020年为森林、此后被转为农业的土地。同样，木材产品（如家具）也必须不涉及森林退化：它们不能来自此后被转为种植园或人工林的原始森林，也不能来自此后被转为种植园林的天然更新林。因此，公司和监管机构需要知道的不仅是树木在哪里，还有它们形成的是哪种森林（原始林或再生林、人工种植林或种植园、森林或农场），以及采伐后是什么取代了那片森林。
去年，我们联合发布了 Natural Forests of the World 2020，这是一张10米分辨率的全球地图，将天然林与所有其他树冠覆盖区分开来。它为帮助公司和监管机构实施欧盟森林砍伐法规提供了一个起点，并支持商品生产商履行其不转换天然林的承诺。那张地图为每一块土地回答了一个问题：它在2020年是否是天然林？ForTy 更进一步，显示那里是哪种森林，从原始林到木材种植园再到树木作物，并且通过新的时间序列，显示每年如何变化。
ForTy 如何对世界森林进行分类
具体而言，ForTy 根据联合国粮食及农业组织（FAO）的定义将土地分为六个类别：
- 原始林：没有明显人类干扰迹象的原生林。
- 天然更新林：自行重新生长起来的森林，例如在采伐或火灾之后。
- 人工种植林：由人种植或播种、并在长周期内管理的森林。
- 种植园林：快速生长、集约管理的树木农场，通常为单一树种。
- 树木作物与农林复合：种植非木材产品的农场，如油棕、橡胶、可可或水果。
- 其他土地：其他所有类型，从草地和农田到城市和水域。
训练我们的 ForTy 模型具有挑战性，因为这些类别部分取决于土地如何使用，而不仅仅是它看起来如何。为了教会我们的模型区分差异，我们构建了一个大规模的森林类型示例集合，包含约170万个标记位置，来自专家调查、国家和区域数据集，以及对模型表现困难地点的针对性审查。该模型使用为遥感数据挑战设计的定制架构，并以 AlphaEarth Foundations embeddings 作为关键输入，这是对每个10米像素多年卫星观测的数据紧凑摘要，因此它能发现种植模式、生长周期和收获节奏等细微线索。
对地图进行检验
一张地图只有在人们能够信任它时才有用。因此，我们与 IIASA 和 WRI 一起，用全球随机选择的9000多个地点对 ForTy 进行了验证。在每个地点，两名受过训练的专家研究高分辨率图像和多年卫星记录，以确定那里实际是哪种土地类型。ForTy 有90%的时间选对了森林类型，有95%的时间将森林与非森林土地区分开来，表现优于其他全球森林地图。
除了准确性之外，我们知道全球保护并非一刀切。ForTy 不为特定地块给出是或否的标签，而是为每个类别提供概率分数，使用户能够根据区域背景和应用特定的精度权衡来调整分类。例如，一家根据 EUDR 评估毁林风险的公司可能会设置严格的阈值，只接受模型高度确定的像素，以避免监管风险。与此同时，一位估算森林总范围的研究人员可能会使用完整的概率谱，以更全面地了解潜在景观。
从单一时间快照到变化的故事
单一年份的地图是有用的基线，但森林会变化。我们的新早期发布时间序列对2017年至2025年的每一年应用了类似的方法。它不仅显示森林在哪里消失、在哪里重新生长，还显示发生了何种变化：例如，天然林变成了木材种植园，或者废弃土地慢慢再生为森林。
这种区分很重要，因为一些最重要的变化很难从太空看到。当天然林被采伐并重新种植为种植园时，土地很快又看起来绿意盎然，因此标准的树冠覆盖地图可能无法捕捉到这种变化。ForTy 的时间序列使这些隐藏的变化变得可见，包括损失和增益。
下一步
Forest Typology 2020 地图[在 Scientific Data 中描述]和新的时间序列现已在 Google Earth Engine 上以开放许可证免费提供。我们希望政府、公司、保护组织和科学家利用它们来帮助建立无毁林的供应链，将森林资金引导到需要的地方，并保护最重要的天然林。在接下来的几个月里，我们将与合作伙伴和用户一起继续改进时间序列，我们很乐意听到您如何使用它。ForTy 是我们研究组合中AI for Nature的一部分，该组合包括绘制森林丧失的驱动因素、预测毁林风险、建模全球物种分布以及实地监测生物多样性。ForTy 也是Google Earth AI的最新成员，这是 Google 的地理空间模型和数据集集合，旨在帮助应对地球上最严峻的环境挑战。
致谢
这项工作由 Google DeepMind 和 Google Research 与 World Resources Institute 和 International Institute for Applied Systems Analysis 共同开发。我们要感谢我们的合著者 Anton Raichuk、Peter Potapov、Myroslava Lesiv、Matthew Overlan、Mélanie Rey、Ravindran Rajakumar、Michelangelo Conserva、Radost Stanimirova、Michelle Sims、Sarah Carter、Elizabeth Goldman、Yuchang Jiang、Linus Scheibenreif、Ivelina Georgieva、Maria Shchepashchenko、Steffen Fritz、Nicholas Clinton、Dan Morris 和 Drew Purves，以及帮助改进地图的受信任测试人员。