Карта различает шесть типов территорий

Google DeepMind и World Resources Institute разработали ForTy — карту, которая классифицирует землепользование во всём мире за 2020 год с разрешением 10 метров. Она выделяет шесть классов: первичные леса, естественно восстанавливающиеся леса, леса, созданные посадкой, лесные плантации, древесные культуры — например, масличную пальму, какао и каучук — и прочие земли. Авторы называют ForTy первой глобальной картой такого типа; более ранние наборы данных, в том числе карта Еврокомиссии, охватывали лишь отдельные регионы.

Проект связан с Регламентом ЕС о продукции, не связанной с вырубкой лесов (EUDR). Правила запрещают товары, связанные с вырубкой или деградацией леса после 31 декабря 2020 года, в том числе продукцию с земель, где первичный лес превратили в плантацию. Поскольку, например, плантации масличной пальмы и какао считаются сельскохозяйственными землями, для оценки рисков в цепочках поставок важно знать, как использовался конкретный участок в 2020 году. Карта может служить такой отправной точкой, а также применяться в других инициативах по охране природы.

Классификация объединяет спутниковые данные и экспертные примеры

ForTy работает на основе модели AlphaEarth Foundations: она объединяет данные нескольких спутников в компактное описание каждого пикселя. Затем последовательно применяются три модели распознавания. Первая обучается на проверенных примерах; её предсказания вместе с внешними данными о высоте деревьев, зданиях и потере леса становятся обучающими данными для второй. На заключительном этапе анализируются данные за несколько лет, чтобы сгладить выбросы. Gemini также помогла адаптировать старые обучающие данные к определениям EUDR.

В ходе нескольких циклов исправлений эксперты добавили около 43 000 примеров. Это помогло устранить ошибки, в том числе классификацию европейских виноградников как древесных культур и пропуск масличных пальм в Африке и Индонезии. Однако по спутниковым снимкам трудно определить, как именно используют землю. Для разделения плантаций и других посаженных лесов исследователи применили срок оборота в 40 лет; этот порог подходит не всем регионам.

Точность зависит от типа леса

Два эксперта проверили каждый из 8 190 случайно выбранных участков. В целом карта совпала с их оценкой в 90,2% случаев, но авторы предупреждают: общий результат заметно повышает легко распознаваемый класс «прочие земли». Точность составила 89% для первичных лесов, подтверждённых экспертами на местах, около половины — для древесных культур и посаженных лесов, и 60% — для плантаций. Примерно от четверти до трети территорий, обозначенных как плантации или древесные культуры, оказались классифицированы неверно; ошибки также затронули треть участков, отнесённых к посаженным лесам.

Неопределённые случаи эксперты исключили из оценки, поэтому результаты могут выглядеть немного лучше фактических. На тех же тестовых данных ForTy превзошла карты Еврокомиссии: точность определения «лес или не лес» составила 95,5% против 93,6%, а определения типа леса — 90,9% против 87,8%. При этом обучающие данные могли унаследовать перекос: леса возле дорог и поселений редко размечали как первичные, даже если они выглядели нетронутыми.

Оценки показывают различия между регионами

По оценкам исследователей, в мире около 4,1 млрд гектаров леса, включая почти 3,9 млрд гектаров естественных лесов. Около 2 млрд гектаров из них составляют первичные леса. Площадь посаженных лесов оценивается примерно в 250 млн гектаров, древесных культур — почти в 200 млн, преимущественно в Азии.

Авторы отмечают существенные региональные ошибки: карта завышает площадь первичных лесов в Азии примерно на 200 млн гектаров, главным образом из-за хвойных лесов России, и недосчитывает около 94 млн гектаров леса в Африке, вероятно, из-за редколесий и саванн. В Швеции, согласно карте, около двух третей лесной площади приходится на посаженные леса, а естественные леса занимают примерно пятую часть территории страны. Исследователи предупреждают, что достаточный общий древесный покров там не означает достаточной доли естественных лесов, важных для биоразнообразия.

Данные доступны, но у карты остаются пробелы

В некоторых регионах карта всё ещё принимает какао или кофе, выращиваемые под естественным пологом деревьев, за лес. Трудности также создают выборочные рубки и выгоревшие леса. Отдельного класса для редколесий, которые EUDR рассматривает отдельно, пока нет; исследователи говорят, что планируют добавить его в будущих версиях. Пользователи могут выбирать собственные пороги классификации, опираясь на показатели уверенности для каждого класса.

Карта ForTy, слой классификации и тестовые данные доступны бесплатно по лицензии CC BY 4.0, в том числе в Google Earth Engine. Код опубликован в репозиториях GeeFlow и JEO.