基于Google Earth Engine的Landsat卫星地表温度数据生产云平台

文摘   科技   2021-12-16 20:46  

把大象放到冰箱里只需要三步,但要获得Landsat地表温度数据,一般性操作是登录USGS等数据管理门户,经过复杂的筛选,缓慢的下载,还要寻找可靠的算法来反演,最后在专业软件上查看和处理影像数据。这般操作保守点也得半小时吧?不过总有人想找捷径,而下面这个Landsat地表温度云平台用了之后绝对让人满意!

平台简介

PSC APP便是这个云平台的简称,由中国地质大学(武汉)地理与信息工程学院资源环境遥感与智能地学分析团队依托Google Earth Engine框架开发,可以实现Landsat卫星的筛选、地表温度数据的反演、显示和下载。而这些功能仅需在浏览器打开此的网址即可使用:https://15203878955lz.users.earthengine.app/view/psc-app




平台主界面




影像过滤

影像筛选的结果由四个方面决定:日期、卫星、研究区和云量。

日期:可以选择手动输入,但要注意区别不同卫星数据的存档时段。

卫星:可以在Landsat4,5,7,8中选择,支持多选。

区域:支持四种模式,分别是绘制矢量、输入坐标、输入行列号、和上传研究区。绘制矢量模式可以在地图中选择绘制工具来确定研究区。在坐标模式下可以选择矩形坐标或者点坐标。行列号为默认的选择方式。而上传研究区可以支持导入用户Assets中栅格与矢量数据以匹配任何与之有交集的影像。

云量:移动滑块即可确定最大允许的云量。

上述参数确认后,就可以过滤影像,最后满足条件的影像数量会在左下角的弹出面板上显示。

影像过滤

影像可视化

影像的显示需要确定影像的波段和合成方法,波段可以在地表温度,归一化植被指数、植被覆盖度、大气水汽、发射率数据中选择;融合方法可以在下拉列表中的9类中选择。默认选择地表温度波段和均值合成方法。确认后,合成的数据会被加载到图层。

此外,还有3种可选的显示模式:显示影像某位置所有时期的时间变化序列,显示选择年份内每年的时间变化动图,显示某年每月的时间变化动图。第一种模式下,在研究区点击某一位置,即可在提示面板中选择所在点位的时序变化散点图,后面两种模式可以加载动图,在提示面板上移动滑块可以选择年份。需要注意的是,后面两种模式非常消耗计算资源,加载过程缓慢甚至内存溢出不加载。

影像可视化

影像导出

导出的对象是单幅影像序列,其参数包含空值掩膜,坐标系,分辨率和数据类型。由于最大允许导出的影像大小为32MB,所以需要在分辨率与数据类型之间取舍。一个200米分辨率的浮点型单波段影像大概有9MB,100米则有36MB,最大下载的影像的分辨率推荐为100米,但下载成功需要更改数据类型,这里建议Int16类型,但存在0.01的比例因子。点击提示面板的下载链接即可完成下载。

影像可视化与导出并不冲突,如果只需要下载影像可以跳过显示步骤,5分钟内就可以搞定!

影像导出

PSC反演算法

该平台采用采用一种实用单通道地表温度反演算法(Practical Single-Channel, PSC),针对通用单通道算法(Generalized Single-Channel, GSC)的推导和系数求解过程进行优化而提出,具有输入参数误差敏感性低,反演结果稳定的优势。经1317个晴天站点样本验证,PSC算法反演到的地表温度产品的平均偏差为0.33K,均方根误差为2.01K。其技术路线图为:


PSC技术路线

参考与引用

关于PSC原理及平台开发的论文如下:

Wang, M., Zhang, Z., Hu, T., & Liu, X. (2019). A Practical Single-Channel Algorithm for Land Surface Temperature Retrieval: Application to Landsat Series Data. Journal of Geophysical Research-Atmospheres, 124, 299-316

Wang, M., Zhang, Z., & Hu, T. (2020). An efficient Framework for Producing Landsat Based Land Surface Temperature Data using Google Earth Engine. IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, 1-1.

平台操作上的更多细节可以在《产品说明手册》中查看,回复关键词“PSC”即可获取该手册。


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此外,平台的开发者团队还录制了操作视频方便使用者上手学习:

如果在使用平台的过程中遇到无法解决的问题,请联系作者:

王猛猛:wangmm@cug.edu.cn

中国地质大学(武汉) 地理与信息工程学院

极目地球
楚天极目,遥感地球。用测绘遥感技术探究地球上有趣的事。