文献简介
篇名：Global area boom for greenhouse cultivation revealed by satellite mapping
发表时间：2024年
期刊：Nature Food
作者信息：通讯作者为来自哥本哈根大学地球科学与自然资源管理系的Tong Xiaoye
原文来源：https://doi.org/10.1038/s43016-024-00985-0
推荐理由
温室种植可以通过延长生长季节、精确调控气候和减少虫害压力来确保新鲜农产品的产量和质量。目前，温室种植已在五个大洲的130多个国家得到应用，但关于其在全球范围内规模、分布和动态扩张情况尚知甚少。因此，本文利用商业和免费可获得的卫星数据结合人工智能技术，实现了全球范围内温室种植的详细地图绘制。同时，研究将高分辨率与多光谱数据结合，能够精准识别温室的光谱和纹理特征。此外，研究应用卷积神经网络模型(EfficientNet-B1和U-Net等)进行温室识别和分类，较传统的阈值方法实现了温室检测精度的提高。研究结果对于深入探究温室种植的潜在环境和社会经济影响程度具有重要参考价值，有助于促进可持续发展目标（SDG1、2、6、12、13）的达成。
主要内容
本研究运用PlanetScope（3m）、哨兵二号（10m）、Landsat（30m，主要用以分析温室种植的时间扩展轨迹，确定主要温室种植区域的起始年份）等卫星影像数据，以及FAOSTAT（分析温室种植驱动因素）、UN COMTRADE（分析主要温室种植国进出口情况）等生产和农业贸易数据，基于U-Net架构的图像分割模型、深度卷积神经网络、Getis-Ord General G（G-I-star）空间自相关分析等方法对全球温室种植面积进行评估和映射，构建起包括61%的大规模温室基础设施和39%的小规模温室基础设施的2019年全球130万公顷温室分布图。此外，研究通过目视分析历年影像确定了65个面积最大的温室集群（＞1500公顷）的种植起始年份和面积扩张情况，结果表明自2000年以来全球南方温室栽培的迅猛增长，其中中国的增长尤为引人注目，占全球覆盖的60%。同时，研究还分析了生产数据和全球贸易数据，并对城市周边的温室种植进行空间分析，强调了温室基础设施提升粮食安全性的潜力，同时提出了该扩张可能引起的环境和社会影响的不确定性。主要研究结果如下：
（1）全球温室种植概况：2019年，全球范围内共有119个国家和地区存在温室种植，面积总计130万公顷。中国（60.4%）、西班牙（5.6%）规模居于前列，其潍坊、阿尔梅里亚为全球前二的最大温室种植区。温室种植主要集中在干旱地区。
（2）中国温室种植情况：全球60.4%的温室种植位于中国，中国41%的温室种植集中在黄淮海平原，其次为长江中下游平原（17%）和北部干旱半干旱区（11%）。而华南地区、四川盆地及周边地区、云贵高原区覆盖面积有限。基于县级行政单位的分析表明，我国97%的县都存在温室种植，其中河北饶阳县的温室种植发生率最高（85%）。进一步地，研究对大都市地区（城市人口＞150万）进行空间分析，结果显示：60千米缓冲区内温室种植占全球30%；中国大都市地区周围的温室种植规模远大于其他国家，温室种植在保障中国粮食安全方面发挥核心作用。
（3）南北半球温室扩张情况：对全球最大的65个集群的分析结果表明：北半球温室种植建设主要始于19世纪70、80年代，而南半球集群则于1990、2000年代开始出现，相较之下，温室种植在南半球的扩张速度快于北半球。
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校对：刘双瑜
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