GEE 案例:融合landsat8/9和sentinel2数据的2023年逐月NDVI指数的对比分析

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简介

数据

函数

 copyProperties(source, properties, exclude)

Arguments:

Returns: Element

ee.Date.fromYMD(year, month, day, timeZone)

Arguments:

Returns: Date

代码

结果


融合landsat8/9和sentinel2数据的2023年逐月NDVI指数的对比分析,这里的核心就是我们除了数据预处理后,这里需要我们进行在进行时序图表加载之前,我们需要设定指定的时间属性,特别是用function进行遍历的过程中的一些代码。

数据

Landsat 8和9是美国航天局(NASA)和美国地质调查局(USGS)合作开发的遥感卫星,用于收集全球的地表观测数据。这些卫星携带了先进的遥感仪器,可以提供高质量的影像数据,用于环境监测、土地利用规划、自然灾害监测等应用。

Landsat 8和9卫星搭载了多光谱传感器,能够捕捉可见光、红外线和热红外线波段的数据。其中,OLI(Operational Land Imager)传感器捕捉可见光和近红外波段的数据,TIRS(Thermal Infrared Sensor)传感器捕捉热红外波段的数据。这些数据可以用于研究植被健康、土地利用、水质监测等。

Sentinel-2是欧洲航天局(ESA)发射的一组遥感卫星,也用于收集地表观测数据。Sentinel-2卫星携带了多光谱传感器,能够捕捉可见光、红外线和短波红外线波段的数据。这些数据可以用于农业、森林管理、城市规划等领域。

与Landsat系列相比,Sentinel-2卫星具有更高的空间分辨率和更短的重访时间。Sentinel-2每隔5天就能够覆盖全球陆地表面,非常适合用于监测快速变化的地表特征和自然灾害。

Landsat 8和9以及Sentinel-2的数据都是免费向公众提供的,可以通过相关网站或数据平台获取和使用。这些数据对于环境保护、可持续发展和自然资源管理等方面都具有重要的应用价值。

函数

 copyProperties(sourcepropertiesexclude)

Copies metadata properties from one element to another.

Arguments:

this:destination (Element, default: null):

The object whose properties to override.

source (Element, default: null):

The object from which to copy the properties.

properties (List, default: null):

The properties to copy. If omitted, all ordinary (i.e. non-system) properties are copied.

exclude (List, default: null):

The list of properties to exclude when copying all properties. Must not be specified if properties is.

Returns: Element

ee.Date.fromYMD(year, month, day, timeZone)

Returns a Date given year, month, day.

Arguments:

year (Integer):

The year, 2013, for example.

month (Integer):

The month, 3, for example.

day (Integer):

The day, 15, for example.

timeZone (String, default: null):

The time zone (e.g., 'America/Los_Angeles'); defaults to UTC.

Returns: Date

代码

//加载研究区
var cor = [
  [48.09532576624447,31.98308763719514],
  [48.744892416635096,31.98308763719514],
  [48.744892416635096,32.40378543571943],
  [48.09532576624447,32.40378543571943],
  [48.09532576624447,31.98308763719514]
  ]

var geometry = ee.Geometry.Polygon(cor)


Map.centerObject(geometry);


var cor2 = [48.407577810922206,32.21343415732832]

var geometry2 = ee.Geometry.Point(cor2)


var cor3 = [
  [48.505939779916346,32.19193653242509], 
  [48.63399916712338,32.1285761021755],
  [48.463024435678065,32.163749487730556], 
  [48.30874230387218,32.318129872134236]
  ]

//转化为点
var point3 = cor3.map(function(coor){
  return ee.Feature(ee.Geometry.Point(coor))
  })

var geometry3 = ee.FeatureCollection(point3)


//设定起止时间
var time_start = '2023', time_end = '2024'

//加载landsat8 数据预处理
var landsat8 = ee.ImageCollection("LANDSAT/LC08/C02/T1_L2")
.filterDate(time_start, time_end)
.filterBounds(geometry)
.map(function(img){
  var ms = img.select('SR.*')
  var gain = ee.Number(img.get('REFLECTANCE_MULT_BAND_3'))
  var offset = ee.Number(img.get('REFLECTANCE_ADD_BAND_2'))
  var sr = ms.multiply(gain).add(offset)
  var ndvi = sr.normalizedDifference(['SR_B5','SR_B4']).rename('ndvi')
  return ndvi
  .copyProperties(img, ['system:time_start', 'system:time_end','system:index'])
  })
  
//加载landsat9 数据预处理
var landsat9 = ee.ImageCollection("LANDSAT/LC09/C02/T1_L2")
.filterDate(time_start, time_end)
.filterBounds(geometry)
.map(function(img){
  var ms = img.select('SR.*')
  var gain = ee.Number(img.get('REFLECTANCE_MULT_BAND_3'))
  var offset = ee.Number(img.get('REFLECTANCE_ADD_BAND_2'))
  var sr = ms.multiply(gain).add(offset)
  var ndvi = sr.normalizedDifference(['SR_B5','SR_B4']).rename('ndvi')
  return ndvi
  .copyProperties(img, ['system:time_start', 'system:time_end','system:index'])
  })

//加载sentinel-2 数据预处理
var sen2 = ee.ImageCollection("COPERNICUS/S2_SR_HARMONIZED")
.filterDate(time_start, time_end)
.filterBounds(geometry)
.map(function(img){
  var ms = img.select('B.*').multiply(0.0001);
  var ndvi = ms.normalizedDifference(['B8','B4']).rename('ndvi')
  return ndvi
  .copyProperties(img, ['system:time_start', 'system:time_end','system:index'])
  })

// 数据融合后的NDVI
var ndvi_collection = landsat8.merge(landsat9).merge(sen2)
.sort('system:time_start')
//逐月列表
var month_list = ee.List.sequence(1, 12);

//设定逐月的NDVI,这里我们需要设定一些属性和格式,方便图表的加载
var monthly_ndvi = ee.ImageCollection(month_list.map(function(month){
  var month_img = ndvi_collection.filter(ee.Filter.calendarRange(month, month, 'month')).median()
  var date = ee.Date.fromYMD(2023, month, 1)
  return month_img
  .set('system:time_start', date.millis())
  .set('system:index', date.format('YYYY-MM'))
  }));

Map.addLayer(monthly_ndvi.toBands().clip(geometry),[],'ndvi',false)

var chart1 = ui.Chart.image.series(monthly_ndvi, geometry2, ee.Reducer.first(), 30, 'system:time_start')

print(chart1)

var chart2 = ui.Chart.image.seriesByRegion(monthly_ndvi,
geometry3, ee.Reducer.first(), 'ndvi', 30, 'system:time_start', 'system:index')


print(chart2)

结果

<think>好的,我现在需要帮用户解决在GEE中对Sentinel-2数据进行空值掩膜的问题。首先,用户的问题很明确,他们想要找到解决方案或代码示例来处理Sentinel-2数据中的空值,也就是那些无效的像素。可能这些空值是由于云层、云阴影或其他传感器问题导致的,所以用户需要掩膜掉这些部分,保留有效数据。 根据用户提供的引用,特别是引用[2]引用[5],其中提到Sentinel-2的去云处理Fmask算法的改进。虽然用户的问题是关于空值掩膜,但通常空值可能云有关联,所以可能需要结合云掩膜的方法。但用户特别指出是“空值掩膜”,也就是直接处理数据中的无效值,而不是云检测。需要区分这两个概念。 在GEE中处理空值通常使用`updateMask()`函数,或者利用`mask()`方法来处理。每个ImageCollection中的图像可能会有不同的无效值情况,比如在某些波段中,无效值被标记为特定值,或者直接是NoData。对于Sentinel-2,可能需要注意QA波段或者各个波段本身的无效值。 查看用户提供的引用[3],里面提到了在处理Sentinel-1数据时遇到的错误,虽然不直接相关,但说明用户可能在处理数据时遇到了一些错误,需要注意代码的正确性。引用[4]提到了`reduceNeighborhood`方法,这可能空间处理有关,但暂时不相关。 首先,我需要回忆Sentinel-2GEE中的数据结构。通常,Sentinel-2 Level-2A数据已经经过大气校正,并且带有QA60波段,用于标识云云阴影。但用户的问题是关于空值,即像素值为空的情况,这可能出现在原始数据中的某些区域未被覆盖,或者在处理过程中某些像素被标记为无效。例如,在数据边缘或者某些波段的数据缺失时,这些像素会被赋予空值。 处理空值的方法通常是创建一个掩膜,将这些空值位置设为无效,从而在后续分析中排除。在GEE中,每个波段可能有自己的有效数据范围,或者可以通过检查像素是否为null来确定空值位置。 可能的解决步骤: 1. 加载Sentinel-2数据集。 2. 对于每个图像,检测各个波段中的空值(例如,使用`image.select(&#39;B2&#39;).mask()`来获取该波段的有效掩膜)。 3. 将所有波段的掩膜组合起来,确定哪些像素在所有波段都是有效的。 4. 应用这个组合掩膜到图像上,从而掩膜掉任何波段中存在空值的像素。 另外,可能需要使用`unmask()`来处理某些情况,但在这里主要关注掩膜掉无效值。 例如,用户可能想对每个波段的无效值进行掩膜。如果某个波段的值为空(例如,0或者某个特定值),可以用`updateMask()`来排除这些像素。但需要注意Sentinel-2的有效范围,比如反射率通常在0到1之间,但有时可能由于云等原因被设置为0或者其他值。或者,可能数据中的空值已经被标记为NoData,此时直接使用`mask()`函数即可。 参考用户提到的引用[2],其中关于去云的方法,可能涉及QA波段的使用。例如,使用QA60波段中的位掩码来识别云或云阴影。虽然用户的问题不是直接去云,但掩膜空值的思路类似,都是通过某种条件生成掩膜。 但如果是处理原始数据中的空值,可能需要直接检查各个波段的值是否为null。例如,使用`image.mask()`来获取当前图像的掩膜,如果有任何波段的值为null,则该像素被掩膜掉。 可能的代码示例: ```javascript var s2 = ee.ImageCollection("COPERNICUS/S2_SR_HARMONIZED") .filterDate(&#39;2020-01-01&#39;, &#39;2020-12-31&#39;) .filterBounds(geometry); // 对每个图像应用掩膜,去除空值 var masked = s2.map(function(image) { // 创建一个掩膜,所有有效波段都为1,否则为0 var mask = image.mask().reduce(&#39;min&#39;); return image.updateMask(mask); }); ``` 这里的`image.mask()`会返回每个像素在所有波段的掩膜,如果某个波段的像素被掩膜(即无效),则该位置为0。使用`reduce(&#39;min&#39;)`可以得到一个掩膜,其中只有当所有波段都有效时,该像素才被保留。这样就能掩膜掉任何波段中存在空值的像素。 或者,如果某些特定波段需要检查,可以逐个波段处理,例如: ```javascript var bands = [&#39;B2&#39;, &#39;B3&#39;, &#39;B4&#39;, &#39;B8&#39;]; // 示例波段 var masked = s2.map(function(image) { var mask = ee.Image(1); bands.forEach(function(bandName) { var band = image.select(bandName); mask = mask.multiply(band.mask()); }); return image.updateMask(mask); }); ``` 这可能更灵活,但需要用户指定需要检查的波段。 此外,需要注意Sentinel-2数据中可能存在其他掩膜,比如QA60中的云掩膜。用户可能需要同时处理云掩膜空值掩膜,但根据问题,主要关注空值。所以代码应集中在如何检测处理这些空值。 另外,用户可能在处理过程中遇到某些波段有默认值(如0),这时候可能需要结合大于0的条件来创建掩膜。例如: ```javascript var mask = image.select(&#39;B2&#39;).gt(0).and(image.select(&#39;B3&#39;).gt(0))...等; ``` 但需要根据具体数据情况调整条件。 总结,解决方案的核心是确定哪些像素是无效的(空值),然后使用`updateMask()`来掩膜掉这些像素。具体实现可能根据数据源的不同而有所调整。在提供的引用中,引用[2]提到了去云的方法,这可能涉及不同的处理,但这里的空值处理更基础,可能不需要QA波段,而是直接检查数据是否存在。 最后,生成相关问题时要围绕Sentinel-2数据处理、掩膜方法、GEE中的常见错误等,例如如何结合云掩膜空值掩膜,如何处理不同波段的无效值,或者如何优化掩膜处理的性能等。</think>在Google Earth Engine中对Sentinel-2数据进行空值掩膜的核心方法是使用`updateMask()`结合波段有效性检测。以下是分步解决方案代码示例: ### 1. 空值掩膜基本原理 空值通常由未覆盖区域或传感器问题导致,表现为像素值为`NaN`或0。在GEE中,可通过以下方法检测: - 使用`.mask()`获取原始数据的有效性掩膜 - 用`reduce(&#39;min&#39;)`生成所有波段的联合掩膜 - 若需自定义阈值(如排除反射率为0的像素),可叠加条件判断 ### 2. 标准代码实现 ```javascript // 加载Sentinel-2 Surface Reflectance数据 var s2 = ee.ImageCollection("COPERNICUS/S2_SR_HARMONIZED") .filterDate(&#39;2022-01-01&#39;, &#39;2022-12-31&#39;) .filterBounds(geometry); // 创建联合掩膜(排除任意波段存在空值的像素) var maskedCollection = s2.map(function(image) { var validityMask = image.mask().reduce(&#39;min&#39;); // 关键步骤[^3] return image.updateMask(validityMask); }); // 可视化验证 Map.addLayer(maskedCollection.first(), {bands: [&#39;B4&#39;, &#39;B3&#39;, &#39;B2&#39;], min: 0, max: 3000}, &#39;Masked&#39;); ``` ### 3. 增强型掩膜(含自定义阈值) ```javascript var enhancedMask = s2.map(function(image) { var baseMask = image.mask().reduce(&#39;min&#39;); var reflectanceMask = image.select([&#39;B2&#39;,&#39;B3&#39;,&#39;B4&#39;]) .gt(100) // 排除反射率过低的可疑像素 .reduce(&#39;min&#39;); return image.updateMask(baseMask.and(reflectanceMask)); }); ``` ### 4. 与云掩膜联合使用 ```javascript var cloudMasked = s2.map(function(image) { var qaBand = image.select(&#39;QA60&#39;); var cloudBitMask = 1 << 10; var cirrusBitMask = 1 << 11; var cloudMask = qaBand.bitwiseAnd(cloudBitMask).eq(0) .and(qaBand.bitwiseAnd(cirrusBitMask).eq(0)); var validityMask = image.mask().reduce(&#39;min&#39;); return image.updateMask(cloudMask.and(validityMask)); // 联合掩膜[^2] }); ```
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