一、研究背景
随着城市化进程的加快,城市用地规模持续扩张,往往导致原有水体面积缩减,甚至部分水体被建设用地所取代。这一变化不仅改变了城市生态格局,也给城市水安全与生态环境保护带来诸多挑战。因此,如何高效、自动化地监测城市区域的水体消减和建设用地扩张,尤其是两者的相互转化过程,成为城市精细化管理和生态红线监管的重要内容。
借助高分辨率、近实时遥感大数据和云计算平台,可以实现对城市地表变化的快速、动态、空间化提取和可视化分析,为科学决策提供坚实支撑。
二、数据产品简介
Dynamic World 数据集是Google与世界资源研究所(WRI)联合推出的新一代全球土地覆盖产品。该数据集基于欧洲空间局Sentinel-2卫星的10米分辨率影像,利用深度学习模型,实现了近实时、全球范围的自动化地表分类。其特点如下:
- 空间分辨率高:10米像元,适合城市精细分析;
- 更新频率高:每景影像分析后24小时内自动产出;
- 类别体系科学:包括水体、森林、草地、湿地、农田、灌丛、建设用地、裸地八大类;
- 概率输出丰富:除主类别,还输出每像元的8类概率分布,支持不确定性分析;
- 完全开放:在GEE平台一键调用,数据集ID为
GOOGLE/DYNAMICWORLD/V1。
主要类别及调色板:
| 代码 | 类别(中文) | 类别(英文) | 颜色 |
|---|---|---|---|
| 0 | 水体 | Water | #419BDF |
| 1 | 森林 | Trees | #397D49 |
| 2 | 草地 | Grass | #88B053 |
| 3 | 湿地 | Flooded Vegetation | #7A87C6 |
| 4 | 农田 | Crops | #E49635 |
| 5 | 灌丛 | Shrub & Scrub | #DFC35A |
| 6 | 建设用地 | Built Area | #C4281B |
| 7 | 裸地 | Bare Ground | #A59B8F |
引用文献:Brown, C.F., Brumby, S.P., Guzder-Williams, B. et al. Dynamic World, Near real-time global 10 m land use land cover mapping. Sci Data 9, 251 (2022). doi:10.1038/s41597-022-01307-4.
三、案例设计:广州2022年城市水体与建设用地联合变化分析
3.1 分析目标
以广州为例,通过Dynamic World数据自动提取2022年初与年末的水体、建设用地分布,并实现以下三类变化的自动识别与空间分析:
- 2022年水体净损失区域
- 2022年新增建设用地区域
- 水体直接转变为建设用地的敏感区
该分析为城市水生态保护、空间扩张预警和红线监管提供数据基础。
3.2 自动化分析流程与主要代码
1)研究区与类别参数
// 研究区:广州城区范围(可根据实际需求调整)
var region = ee.Geometry.Rectangle([113.06, 22.60, 113.70, 23.35]);
// Dynamic World类别代码
var WATER = 0;
var BUILT = 6;
2)多时相数据获取与主类别合成
// 2022年1月地表主类合成
var dw_start = ee.ImageCollection('GOOGLE/DYNAMICWORLD/V1')
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