使用GEE计算KGE

问题背景

随机森林回归需要增加一个KGE的指标,但是网上这方面的资料比较少,于是自己按照公式在GEE上实现了一下。

具体代码

// 计算均值
var meanObs = observationValidation.reduce(ee.Reducer.mean(), [0]);
var meanPred = predictionValidation.reduce(ee.Reducer.mean(), [0]);

var meanObsRepeat = meanObs.repeat(0, observationValidation.length().get([0]))
var meanPredRepeat = meanPred.repeat(0, predictionValidation.length().get([0]))


// 计算标准差
var stdObs = observationValidation.reduce(ee.Reducer.stdDev(), [0]);
var stdPred = predictionValidation.reduce(ee.Reducer.stdDev(), [0]);

// 计算相关系数 r
var covariance = observationValidation.subtract(meanObsRepeat)
                  .multiply(predictionValidation.subtract(meanPredRepeat))
                  .reduce(ee.Reducer.mean(), [0]);
var r = covariance.divide(stdObs.multiply(stdPred));

// 计算相对标准差 β (Beta)
var beta = meanPred.divide(meanObs);

// 计算变异系数 γ (Gamma)
var gamma = stdPred.divide(stdObs);

// 计算KGE
var kge = ((r.subtract(1).pow(2))
           .add(beta.subtract(1).pow(2))
           .add(gamma.subtract(1).pow(2))
           .sqrt())
           .multiply(-1).add(1);

// 输出结果
print('KGE:', kge);

代码中,observationValidation和predictionValidation分别是实际值和预测值,按照如下公式进行计算。
在这里插入图片描述
在我的数据上进行计算,KGE可达0.92.

在 Google Earth Engine (GEE) 中计算物候期遥感指数(如 NDVI、EVI)的 Z-score 异常值,是一种常见的遥感数据异常检测方法。通过 Z-score 方法,可以量化某一年的遥感指数与多年平均值之间的偏离程度,从而识别出潜在的异常物候现象或数据异常。 ### 数据准备与时间窗口选择 首先,需要选择一个遥感植被指数(如 MODIS 的 NDVI)作为基础数据,并确定用于计算平均值和标准差的时间范围(如过去 10 年的同期数据)。例如,如果分析 2020 年某个月份的 NDVI 异常值,则可以使用 2010–2019 年同期的 NDVI 数据计算多年平均值和标准差。 ```javascript // 示例:加载MODIS NDVI数据 var dataset = ee.ImageCollection('MODIS/006/MOD13Q1') .select('NDVI') .filterDate('2010-01-01', '2020-12-31'); // 提取某一年(如2020年)的NDVI图像 var targetYear = 2020; var targetImage = dataset.filter(ee.Filter.calendarRange(targetYear, targetYear, 'year')) .first(); // 提取多年(2010–2019)的NDVI图像用于计算统计量 var historicalData = dataset.filter(ee.Filter.calendarRange(2010, 2019, 'year')); ``` ### 计算多年平均值和标准差 接下来,计算历史数据的平均值和标准差。可以使用 `reduce` 方法对图像集合进行统计计算。 ```javascript // 计算多年平均值和标准差 var meanImage = historicalData.mean(); var stdDevImage = historicalData.reduce(ee.Reducer.stdDev()); ``` ### 计算Z-score图像 使用公式 $ Z = \frac{X - \mu}{\sigma} $ 计算目标年份的 Z-score 图像。该图像可反映目标年份与历史平均水平的偏离程度。 ```javascript // 计算Z-score图像 var zScoreImage = targetImage.subtract(meanImage).divide(stdDevImage); ``` ### 异常值识别与可视化 设定 Z-score 阈值(如 ±2 或 ±3)来识别异常值。通常,Z-score 绝对值大于 2 的区域被视为潜在异常。 ```javascript // 定义Z-score阈值 var threshold = 2; // 标记异常值 var anomalies = zScoreImage.abs().gt(threshold); // 可视化Z-score和异常区域 Map.addLayer(zScoreImage, {min: -3, max: 3, palette: ['blue', 'white', 'red']}, 'Z-score'); Map.addLayer(anomalies, {palette: 'orange'}, 'Anomalies (Z-score > 2)'); ``` ### 注意事项与扩展 - **空间分辨率与时间分辨率**:选择合适的数据源(如 MODIS、Sentinel-2)以平衡空间与时间分辨率需求。 - **多变量分析**:可结合其他遥感指数(如 LST、EVI)进行多指标 Z-score 分析。 - **动态阈值调整**:根据具体区域和作物类型调整 Z-score 阈值,以提高异常检测的准确性。 ###
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