Google DeepMind 發表 AI 森林類型圖，精準辨識全球森林變化

保護地球的森林始於一個簡單的問題：我們正在觀察的是哪種類型的森林？從太空看，一片原始雨林、一個尤加利樹種植園和一個油棕櫚莊園可能看起來都是同一塊綠地。然而，它們所儲存的碳量和生物多樣性卻截然不同。

區分這些類型，並了解每塊土地隨時間的變化，能幫助我們判斷保育工作在哪裡奏效，以及天然林在哪裡被轉變為種植園和農場。今天，Google DeepMind 和 Google Research 聯合世界資源研究所（WRI）及國際應用系統分析研究所（IIASA），發布了 Forest Typology (ForTy) 2020。

這是一張全球性的地圖，將地球上每 10x10 米的土地劃分為六種不同的森林和土地利用類型，為歐盟的毀林法規提供了關鍵的基準。同時，我們也分享了一個早期時間序列，追蹤這些森林從 2017 年到 2025 年的年度變化，包括天然林被種植園或農場取代的地點。

這是首次讓使用者能以全球 10 米的詳細解析度，逐年查看不僅是森林消失的地點，還有取而代之的是什麼：是木材種植園、樹木作物農場還是其他土地。

為什麼「樹木覆蓋」還不夠

所有森林都儲存碳，而且森林共同承載著世界上大部分的陸生植物和動物物種。然而，森林的生態價值也取決於其歷史：一片從未被清理過的原始森林，比每隔一二十年就收穫一次的單一物種木材種植園，儲存著更多的碳和生物多樣性。

大多數全球地圖只顯示是否有樹木存在，這對那些試圖保護天然林的人來說是個挑戰。例如，歐盟的無毀林產品法規（EUDR）要求咖啡、可可或棕櫚油等產品，不得源自 2020 年是森林但此後被轉為農業用途的土地。

同樣地，木材產品，如家具，也必須免於森林退化：它們不能來自此後被轉為種植園或人工林的原始森林，也不能來自此後被轉為種植園森林的自然再生林。因此，公司和監管機構不僅需要知道樹木在哪裡，還需要知道它們形成的是哪種類型的森林（原始林或再生林、人工林或種植園、森林或農場），以及收穫後取代該森林的是什麼。

去年，我們共同發布了《世界天然林 2020》，這是一張 10 米解析度的全球地圖，將天然林與所有其他樹木覆蓋區分開來。它為公司和監管機構實施歐盟毀林法規提供了一個起點，並支持商品生產商履行不轉變天然林的承諾。

那張地圖回答了每塊土地的一個問題：它在 2020 年是否為天然林？ForTy 更進一步，顯示了那裡是哪種類型的森林，從原始林到木材種植園再到樹木作物，並透過新的時間序列，顯示其每年如何變化。

ForTy 如何分類世界森林

具體來說，ForTy 根據聯合國糧食及農業組織（FAO）的定義，將土地分為六個類別：原始林：沒有明顯人為干擾跡象的原生林。自然再生林：在伐木或火災後自行生長的森林。

人工林：人們種植或播種，並經過長期管理循環的森林。種植園林：生長快速、密集管理，通常是單一物種的樹木農場。

樹木作物和農林業：種植木材以外作物的農場，如油棕櫚、橡膠、可可或水果。其他土地：除了上述之外的所有土地，從草原和農田到城市和水域。

訓練我們的 ForTy 模型極具挑戰性，因為這些類別部分取決於土地的利用方式，而不僅僅是其外觀。為了教會模型這些差異，我們建立了一個大規模的森林類型範例集合，包含約 170 萬個標註地點。

這些地點來自專家調查、國家和區域數據集，以及對模型難以區分地點的針對性審查。該模型採用為遙感數據挑戰而設計的客製化架構，並以 AlphaEarth Foundations 嵌入作為關鍵輸入。

這些嵌入是每個 10 米像素多年衛星觀測的數據緊湊摘要，因此模型可以識別出細微的線索，如種植模式、生長週期和收穫節奏。從上方看，五種森林和樹木作物類別可能看起來相似，但 ForTy 能夠識別出它們在結構和季節模式上的細微差異，並在全球地圖資料庫中準確地將它們分類。

地圖測試

一張地圖只有在人們信任它時才有用。因此，我們與 IIASA 和 WRI 合作，針對全球隨機選擇的 9,000 多個地點對 ForTy 進行了驗證。在每個地點，兩位受過訓練的專家研究高解析度影像和多年的衛星記錄，以確定那裡實際存在的土地類型。

ForTy 在 90% 的情況下選對了森林類型，並在 95% 的情況下將森林與非森林土地區分開來，表現優於其他全球森林地圖。除了準確性，我們知道全球保育並非一體適用。

ForTy 並沒有為特定土地提供是或否的標籤，而是為每個類別提供一個機率分數，讓使用者能夠根據區域背景和特定應用的精確度權衡來調整分類。例如，一家根據 EUDR 評估毀林風險的公司可能會設定嚴格的閾值，只接受模型高度確定的像素，以避免監管風險。

同時，一位估計森林總面積的研究人員可能會使用全部的機率範圍，以獲得潛在景觀的更完整圖像。

從單一時間點快照到變化故事

單一年度的地圖是一個有用的基準，但森林會變化。我們新的早期發布時間序列將類似的方法應用於 2017 年至 2025 年的每一年。它不僅顯示了森林消失和重新生長的地點，還顯示了發生了哪種類型的變化：例如，天然林變成了木材種植園，或者被遺棄的土地慢慢再生為森林。

這種區分很重要，因為一些最重要的變化很難從太空看到。當一片天然林被砍伐並重新種植為種植園時，土地很快又會變綠，因此標準的樹木覆蓋地圖可能無法捕捉到這種變化。ForTy 的時間序列使這些隱藏的變化變得可見，無論是損失還是增長。

接下來

Forest Typology 2020 地圖（詳見 Scientific Data）和新的時間序列現已在 Google Earth Engine 上以開放許可證免費提供。我們希望政府、公司、保育團體和科學家能利用它們來幫助建立無毀林供應鏈，將森林資金導向最需要的地方，並保護最重要的天然林。

在接下來的幾個月裡，我們將繼續與合作夥伴和使用者改進時間序列，我們很樂意聽取您如何使用它。ForTy 是我們「AI 助力自然」（AI for Nature）研究組合的一部分，該組合包括繪製森林損失驅動因素、預測毀林風險、建模全球物種分佈以及監測野外生物多樣性。ForTy 也是 Google Earth AI 的最新成員，這是 Google 旨在應對地球最關鍵環境挑戰的地理空間模型和數據集集合。