(GEE)2000-2020年黄河流域时序渐变图及高程模型计算 JavaScript版

news2024/11/19 19:22:12

文章目录

    • 一. 选取目标区域
    • 二. NDVI实现
    • 三. 高程模型DEM实现
    • 四. 时序图
    • 五. 植被覆盖类型
    • 六. 参考文献

首先推荐吴秋生老师团队开源的便捷构建网站：适用于地理空间应用的Streamlight
吴秋生老师团队的工具请自行探索。本文讲解基于GEE云开发平台实现，基于modis,黄河数据中心，LandSat7&8数据。
注意在大范围使用landsat数据集会出现黑色断条
数据集如下：

// 数据集可用性： 1999年1月至2022年4月
var dataSet_landSet7_1 = 'LANDSAT/LE07/C02/T1_L2' // Landsat 7 ETM+ Collection 2 大气校正表面反射率。表面反射率
var dataSet_landSet7_2 = "LANDSAT/LE07/C02/T1_TOA" // Landsat 7 ETM+ Collection 2 校准的大气顶部 （TOA） 反射率 大气之巅
var dataSet_landSet7_3 = "LANDSAT/LE07/C02/T1" // Landsat 7 ETM+ 集合 2 个 DN 值，表示缩放、校准的传感器辐射度  原始图像
// 数据集可用性： 2013 年 4 月至今 
var dataSet_landSet8_1 = "LANDSAT/LC08/C02/T1_L2" // Landsat 8 OLI/TIRS Collection 2 大气校正表面反射率。表面反射率
var dataSet_landSet8_2 = "LANDSAT/LC08/C02/T1_TOA" // Landsat 8 OLI/TIRS Collection 2 校准的大气顶部 （TOA） 反射率。 大气之巅
var dataSet_landSet8_3 = "LANDSAT/LC08/C02/T1" // Landsat 8 OLI/TIRS 集合 2 DN 值，表示缩放、校准的传感器辐射度。 原始图像

一. 选取目标区域

gee提供了点阵获取点位，但是较为麻烦。我选择上传shp矢量区域。该项数据来源于 黄河数据中心 以及 国家冰川冻土沙漠科学数据中心 。请自行申请数据，但其shp,dem文件地理信息有误，最好向师兄师姐要现成的shp，dem文件。。。。

在这里插入图片描述

二. NDVI实现

// 黄河范围
var scope_yellow_river_basin_shp = 'projects/ee-w782353676/assets/yellow-river'
var roi = ee.FeatureCollection(scope_yellow_river_basin_shp)
// 添加Landsat5/7/8 影像集合，添加时间波段
var start_year = 2000
var end_year = 2020
// 数据集可用性： 1999年1月至2022年4月
var dataSet_landSet7_1 = 'LANDSAT/LE07/C02/T1_L2' // Landsat 7 ETM+ Collection 2 大气校正表面反射率。表面反射率
var dataSet_landSet7_2 = "LANDSAT/LE07/C02/T1_TOA" // Landsat 7 ETM+ Collection 2 校准的大气顶部 （TOA） 反射率 大气之巅
var dataSet_landSet7_3 = "LANDSAT/LE07/C02/T1" // Landsat 7 ETM+ 集合 2 个 DN 值，表示缩放、校准的传感器辐射度  原始图像
// 数据集可用性： 2013 年 4 月至今 
var dataSet_landSet8_1 = "LANDSAT/LC08/C02/T1_L2" // Landsat 8 OLI/TIRS Collection 2 大气校正表面反射率。表面反射率
var dataSet_landSet8_2 = "LANDSAT/LC08/C02/T1_TOA" // Landsat 8 OLI/TIRS Collection 2 校准的大气顶部 （TOA） 反射率。 大气之巅
var dataSet_landSet8_3 = "LANDSAT/LC08/C02/T1" // Landsat 8 OLI/TIRS 集合 2 DN 值，表示缩放、校准的传感器辐射度。 原始图像

// =========landSat卫星 大范围区域，出现黑条=====
// function getDataSet(image){
//   return ee.ImageCollection(image)
//     .filterDate(start_year + '-01-01', end_year + '-12-31') // 筛选出指定时间的影像 
//     .filterBounds(roi) // 筛选出指定范围的影像
//     .filter(ee.Filter.lt("CLOUD_COVER",5))    //云量小于5%;  
// }
// // 合并Landsat 7/8表面反射率数据集
// var landSet7=getDataSet(dataSet_landSet7_1).map(calculateNDVI)
// var landSet8=getDataSet(dataSet_landSet8_1).map(calculateNDVI)
// var dataSet = landSet7.merge(landSet8)

// // 创建一个函数来组合Landsat 7和8的数据集并计算NDVI
// function calculateNDVI(image) {
//   var sensorId = image.get('SPACECRAFT_ID');
//   // 根据传感器ID确定近红外和红光波段名称 
//   // 在landsat8中SR_B5为近红外反射，SR_B4为红外反射。而在landsat7中SR_B4为近红外反射，SR_B3为红外反射
//   var nirBandName = sensorId === 'LANDSAT_7' ? 'SR_B4' : 'SR_B5';
//   var redBandName = sensorId === 'LANDSAT_7' ? 'SR_B3' : 'SR_B4';
//   // 计算NDVI
//   var ndvi = image.normalizedDifference([nirBandName, redBandName])
//                   .rename('NDVI');

//   // 返回带有NDVI波段的新图像
//   return image.addBands(ndvi);
// }
// ======= modis数据集 ========
var dataSet_modis = "MODIS/061/MOD13A1" // MOD13A1.061 Terra Vegetation Indices 16-Day Global 500m 
function getDataSet(image){
  return ee.ImageCollection(image)
    .filterDate(start_year + '-01-01', end_year + '-12-31') // 筛选出指定时间的影像 
    .filterBounds(roi) // 筛选出指定范围的影像
}
var dataSet = getDataSet(dataSet_modis).map(function(image){
  return image.clip(roi)
})

// 可视化NDVI
var palettes = require('users/gena/packages:palettes'),
palette = [
    'ffffff', 'ce7e45', 'df923d', 'f1b555', 'fcd163', '99b718', '74a901',
    '66a000', '529400', '3e8601', '207401', '056201', '004c00', '023b01',
    '012e01', '011d01', '011301'
  ],
NDVIL=0,
NDVIR=9000,
ndviVisParams = {
  palette: palette,
  min: NDVIL, 
  max: NDVIR
};
Map.addLayer(dataSet.select('NDVI'), ndviVisParams, 'NDVI');
// 设置地图中心
Map.centerObject(roi, 6); // 自动定位到黄河中心区域，具体级别可能需要调整
// 可选：查看航天器和传感器信息
print('航天器名称:', dataSet.aggregate_array('SPACECRAFT_ID').distinct());
print('传感器名称:', dataSet.aggregate_array('SENSOR_ID').distinct());



var geometryGradientBar = ee.Geometry.Polygon(
        [[[120.58035887483346, 35.41874649038236],
          [120.58035887483346, 35.09129359905458],
          [122.42056883577096, 35.09129359905458],
          [122.42056883577096, 35.41874649038236]]], null, false);
var yellowRiver = roi;
// Map.addLayer(yellowRiver, {}, 'Polygon');


//--------------step1.图像获取与处理----------------//
//选择产品
var col = dataSet.select('NDVI');
// 生成循环的list
var years = ee.List.sequence(2000,2020,1);
var months = ee.List.sequence(1,12,1);

/*
这里处理的基本思路是按月进行最大值合成
*/
var col =  ee.ImageCollection.fromImages(
  years.map(function (y) {
    return months.map(function(m){
      var start = ee.Date.fromYMD(y,m,1).advance(-1,"month");
      var end = ee.Date.fromYMD(y,m,1).advance(1,"month");
      var w = col.filterDate(start,end).max();    
                    
      return w.set('year', y)
              .set('month', m)
              .set('system:time_start',start);
  })}).flatten()
);


//------------step2渲染模块设定-------------//

// 添加带有标签的颜色渐变条
var style = require('users/gena/packages:style');
var utils = require('users/gena/packages:utils');
var txt = require('users/gena/packages:text');

var textProperties = {
  fontSize: 24, //*定义比例尺的字体
  textColor: 'ffffff',
  outlineColor: '000000',
  outlineWidth: 0,
  outlineOpacity: 0.8
};
var labels = ee.List.sequence(0, 1);
var gradientBar = style.GradientBar.draw(geometryGradientBar, {
  min: NDVIL, max: NDVIR, palette: palette, labels: labels,
  format: '%.0f', text: textProperties
});


var label = 'NDVI';
var scale = Map.getScale() * 2; // 修改颜色条带的尺寸
var geometryLabel = ee.Geometry.Point([114.71,33.64],'EPSG:4326');  


// 将渐变条和标签图像添加到 NDVI 图像.
var rgbVis =col.map(function(img) {
  var y = ee.Number(img.get("year")).toInt()
  var m = ee.Number(img.get("month")).toInt()
  var label = ee.String(y).cat("-").cat(m)
  var text = txt.draw(label, geometryLabel, scale, {fontSize: 24});//此处修改时间字体
  return img.visualize(ndviVisParams).clip(yellowRiver).blend(gradientBar).blend(text);
});
 

// 定义 GIF 可视化参数
var gifParams = {
  'region': yellowRiver.geometry(),
  'dimensions': 450,
  'crs': 'EPSG:4326',
  'framesPerSecond': 2,
  'format': 'gif'
};
//------------step3 GIF显示-------------//
// 将GIF打印到控制台
print(rgbVis.getVideoThumbURL(gifParams));

// // 在控制台中渲染 GIF 动画
print(ui.Thumbnail(rgbVis, gifParams));

由于黄河区域较大，且云平台对像素点位有设限，因此设置色素分辨率为<450 或降低帧率
使用MODIS数据集结果如下图：
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述
使用LandSat计算生成数据集结果如下图
在这里插入图片描述

三. 高程模型DEM实现



// 设置地图中心
Map.centerObject(yellow_river_DEM, 6); // 自动定位到黄河中心区域，具体级别可能需要调整
// 蓝色 < 1000m
// 深绿色 1000~2000
// 亮绿色，2000~3000
// 暗棕色，3000~4000
// 橙色，4000~5000
// 红色，>5000
var elevationVis = {
  min: 0,
  max: 6000,
  palette: ['#8ab4f8','#006633', '#E5FFCC', '#662A00', '#FFAA00', '#FF0000'],
};
Map.addLayer(yellow_river_DEM, elevationVis, 'SRTM DEM');



// 图例
//添加图例方式封装成为了一个方法
//palette: 颜色列表
//names: 图例说明列表
function addLegend(palette, names) {
 //图例的底层Panel
 var legend = ui.Panel({
   style: {
     position: 'bottom-right',
     padding: '5px 10px'
   }
 });
 //图例标题
 var title = ui.Label({
   value: 'Classification',
   style: {
     fontWeight: 'bold',
     color: "red",
     fontSize: '16px'
   }
 });
 legend.add(title);

 //添加每一列图例颜色以及说明
 var addLegendLabel = function(color, name) {
       var showColor = ui.Label({
         style: {
           backgroundColor: color,
           padding: '8px',
           margin: '0 0 4px 0'
         }
       });


       var desc = ui.Label({
         value: name,
         style: {margin: '0 0 4px 8px'}
       });
     //颜色和说明是水平放置
       return ui.Panel({
         widgets: [showColor, desc],
         layout: ui.Panel.Layout.Flow('horizontal')
       });
 };

 //添加所有的图例列表

 for (var i = 0; i < palette.length; i++) {
   var label = addLegendLabel(palette[i], names[i]);
   legend.add(label);
 }  

 Map.add(legend);
}

var palette = elevationVis.palette;
var names = ["<1000m","1000m~2000m","2000m~3000m","3000m~4000m","4000m~5000m",">5000m"];
//添加图例
addLegend(palette, names);

在这里插入图片描述

四. 时序图

// 黄河范围
var scope_yellow_river_basin_shp = 'projects/ee-w782353676/assets/yellow-river'
var roi = ee.FeatureCollection(scope_yellow_river_basin_shp)

var start_year = 2000
var end_year = 2020
// ======= modis数据集 ========
var dataSet_modis = "MODIS/061/MOD13A1" // MOD13A1.061 Terra Vegetation Indices 16-Day Global 500m 
 
function getDataSet(image){
  return ee.ImageCollection(image)
    .filterDate(start_year + '-01-01', end_year + '-12-31') // 筛选出指定时间的影像 
    .filterBounds(roi) // 筛选出指定范围的影像
}
var dataSet = getDataSet(dataSet_modis).select('NDVI').map(function(image){
                       return image.multiply(0.0001).set(image.toDictionary(image.propertyNames()))
                     })

//绘制由全区域每景图像NDVI平均值构成的曲线图
print(ui.Chart.image.series({
    imageCollection: dataSet,
    region: roi,
    reducer: ee.Reducer.mean(),
    scale: 1000
    }).setOptions({
      interpolateNulls: true,
      lineWidth: 2,
      title: 'NDVI_totalregion',
      vAxis: {title: 'NDVI'}, //viewWindow: {min: 0, max: 0.3}调整坐标轴上下限
      hAxis: {title: 'Date'},
      trendlines: { 0: {title: 'NDVI_trend',type:'linear', showR2: true,  color:'red', visibleInLegend: true}} //添加趋势线
    }));

在这里插入图片描述

五. 植被覆盖类型

var scope_yellow_river_basin_shp = 'projects/ee-w782353676/assets/yellow-river'
var roi = ee.FeatureCollection(scope_yellow_river_basin_shp)


var start_year = 2001
var end_year = 2020
function getDataSet(image){
  return ee.ImageCollection(image)
                .filterDate(start_year + '-01-01', end_year + '-12-31') // 筛选出指定时间的影像 
                .filterBounds(roi);// 筛选出指定范围的影像;
}
var dataSet = getDataSet('MODIS/061/MCD12Q1').map(function(image){
  return image.clip(roi)
})
var igbpLandCover = dataSet.select('LC_Type1');
var igbpLandCoverVis = {
  min: 1.0,
  max: 17.0,
  palette: [
    '05450a', '086a10', '54a708', '78d203', '009900', 'c6b044', 'dcd159',
    'dade48', 'fbff13', 'b6ff05', '27ff87', 'c24f44', 'a5a5a5', 'ff6d4c',
    '69fff8', 'f9ffa4', '1c0dff'
  ],
};
// 设置地图中心
Map.centerObject(roi, 6); // 自动定位到黄河中心区域，具体级别可能需要调整
Map.addLayer(igbpLandCover.mean(), igbpLandCoverVis, 'IGBP 植被覆盖类型');

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

六. 参考文献

MODIS NDVI Times Series Animation
GEE下制作带图例的NDVI时间序列GIF

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