天然林是自然界中群落最稳定、生物多样性最丰富的陆地生态系统。全面保护修复天然林是加快构建以天然林为主体的健康稳定森林生态系统、构筑国土生态安全底线的重要举措。2000年10月, 国务院正式批准了《长江上游、黄河上中游地区天然林资源保护工程实施方案》和《东北、内蒙古等重点国有林区天然林资源保护工程实施方案》, 实施范围涉及长江上游、黄河上中游、东北内蒙古以及新疆、海南等重点国有林区的17个省(区、市)的734个县和167个森工局。2011年5月, 为严格保护南水北调重要水源地, 实施范围在一期工程基础上增加了丹江口库区的11个县(市、区)。实施天然林资源保护工程(简称天保工程), 是我国林业由木材生产为主向生态建设为主转变的重要标志。天保二期工程于2023年底结束, 天然林保护即将转入长期工作阶段, 对天然林资源开展定量监测与评估, 有助于全面、科学地评估天保工程对森林资源的保护成效, 为全面推进天然林保护修复提供决策依据和科学支撑。
20世纪80年代以来, 我国已经形成由国家森林资源连续清查(简称“一类清查”)、森林资源规划设计调查(简称“二类调查”)、森林作业设计调查和各类专项检查核查所组成的森林资源调查监测体系, 为森林资源管理和决策提供了有力的技术支撑[1-2]。一类清查每5年一次, 二类调查每10年一次, 各省调查的年份不统一, 均无法反映同一个时间点上(如2000年)的森林资源状况, 且没有空间连续的森林分布图, 这一问题直到2010年开启了全国森林资源管理“一张图”才得到解决, 但“一张图”没有2010年之前的数据。随着对生态文明建设的高度重视和深入推进, 森林资源监测面临前所未有的挑战, 对现有监测体系的时效性、协同性、现势性以及信息采集能力提出了更高的要求[3]。与森林资源调查方法不同, 遥感技术以其观测范围广、监测周期长、速度快和精度高等特点为天保工程监测评价提供了便利手段。Vina等[4]用MODIS的植被覆盖度产品和NPP产品评价了2000—2010年间的中国县级尺度森林覆盖变化, 研究表明天保工程的实施、减产禁伐措施对森林资源恢复起到了明显作用。Pang等[5]进一步指出由于人工促进森林恢复实施区域的广泛分布和地块面积多变性, 有必要使用中高分辨率遥感数据开展中国森林生态恢复工程的定量评估。Lu等[6]综合地面调查和遥感数据的研究结果表明, 2000—2010年间天保工程区的碳储量占六大生态工程区总碳储量的58.5%, 且保持着最大的碳汇能力。Chen等[7]用2000—2023年的MODIS时间序列LAI产品, 评价了全球植被变绿的趋势, 显示中印领先全球的植被增加趋势, 其中中国天然林保护区域呈现出明显的植被增加趋势。部分学者[8-12]在陕西省黄龙山、新疆维吾尔自治区阿尔泰山、四川省甘孜州道孚县和川中丘陵区等天保工程区开展了多期动态监测, 以获取天然林资源的时空变化, 掌握天保工程实施成效。
天保工程区的全区域和全过程监测面临着范围面积广、空间异质性强和时间跨度大等特点, 生产时空一致性强的大区域高精度森林覆盖产品具有较高难度。因此, 如何准确监测我国天保工程区的森林覆盖情况并分析其时空变化成为一大挑战。当前国际上存在多套涵盖全天保工程区的全球土地覆盖遥感产品, 包括: 美国马里兰大学1998年发布的UMD Land Cover Classification 1998土地覆盖分类数据, 该产品利用AVHRR数据, 在1°, 8 km和1 km三种不同空间尺度上, 将全球分为14种不同土地覆盖类型[13-15]；国际卫星陆地地面气候项目(ISLSCP)数据计划II发布的IBGP全球土地覆盖数据GLCC 1992[16]和MODIS 2001[17]生产全球土地覆盖分类；欧洲航天局自2005年执行GlobCover计划, 利用ENVISAT卫星的MERIS数据(300 m)生产的GlobCover 2005和GlobCover 2009两期全球陆地覆盖产品[18-19]。近年来, 得益于计算机超算平台和大数据云服务的技术发展, 土地覆盖产品的空间分辨率逐渐从公里级别提高到30 m甚至10 m尺度。马里兰大学Hansen等[20]发布的2000—2012年全球30 m森林覆盖和森林变化数据；Gong等[21]利用Landsat TM/ETM+获得首套全球尺度的30 m空间分辨率的土地覆盖类型数据FROM-GLC 30, 并在此基础上利用Sentinel-2影像更新生产了10 m空间分辨率的土地覆盖数据FROM-GLC10[22]；刘涵和宫鹏等[23-24]基于智慧遥感制图iMap架构, 获取了21世纪以来全球逐年/季节的30 m土地覆盖和土地利用制图；陈军等[25-27]开放共享了2000年、2010年、2023年覆盖全球陆域的GlobeLand 30产品, 产品的全球验证点精度为80.3%。吴炳方等[28-30]基于Landsat TM/ETM和HJ-1卫星数据完成中国2010年土地覆盖数据ChinaCover 2010, 并利用面向对象的向量相似性变化检测方法更新得到中国2000年土地覆盖产品ChinaCover 2000；Zhang等[31-32]采用DataCube架构数据组织, 基于全球地物图像光谱库的时序分类算法生产了全球30 m地表覆盖精细分类产品GLC_FCS 30, 全球验证的产品精度为82.5%。
当前, 我国天保工程资源评价的已有研究仍局限于特定区域, 对全工程区系统性的研究较少, 难以体现天保工程全局的实施效果及其空间分布特征。现阶段全球和全国尺度的土地覆盖产品虽相对丰富, 但不同产品间的森林覆盖分布仍存在较大差异[33-34]。针对上述问题,