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给你一个机会,玩转整个地球

【规划信息人·大观】

北京市城市规划设计研究院规划信息中心联合北京城垣数字科技有限责任公司,长期致力于追踪信息技术发展及其在城市规划领域应用实践的动态,探讨研究规划信息化发展战略、实施路径和应用解决方案。规划信息人•大观借助微信公众平台,呈现对动态跟踪和解读的成果,交流在应用研究与实践中的思考和收获,增进行业信息共享和智慧凝聚,促进规划信息化建设和城乡规划事业发展。

卫星日夜不停监测地球表面,并把数据传回地面的接收中心,这就产生了人类最早的具有物理意义的大数据。编者曾去过国内一家负责卫星运营的公司数据中心,几十排服务器嘎嘎作响并时不时泛着绿光,不断提醒着人类海量的数据收集与处理从来没有停歇过。

卫星遥感数据的分发与处理,之前一直是由卫星发射部门或运营公司,自己发射卫星、自己接收数据,再搭一个分发平台供大家下载或购买,为了方便使用,会提供一些处理的软件工具,提供读取、转换、可视化等功能。这些软件工具的开发其实比较粗糙了,缺乏用户设计,也鲜有产品经理。五花八门的数据类型、乱七八糟的处理工具,让人望之头痛不止,这就导致大家不得不把大量时间花在论坛上询问数据怎么下载、处理等,简直不要太酸爽。

1. Google Earth Engine诞生伊始

无论是生产数据的工程师们还是使用数据科学家们,出于社会进步以及提高工作效率的需要,一个能够将多源数据集成,支持数据获取、下载,以及各种预处理与转换,甚至进入计算、后处理,再到包括数据可视化和网络查询的遥感应用平台的想法,在这个创造奇迹的时代慢慢应运而生了。

Google这家伟大的公司以收罗天下信息为己任,地理空间信息也不例外,除了在2005年发布了Google Earth以后,在2012年,Google与卡耐基梅隆大学、NASA、USGS一起开发了Google Earth Engine (简称GEE),目标是让遥感影像数据(当时以Landsat为主)的处理对于研究人员而言更透明化、高效化。2013年,GEE开始在行业内崭露头角,并积极寻求与学界的合作。时至今日,GEE的开发团队在Google云平台的助力下,已经成为新兴的商业遥感应用的领军人。GEE不仅是传统地理信息的延展,更是一场打通云计算资源的遥感影像数据分析与处理的技术革新。

2. Google Earth Engine数据资源

GEE平台上提供了多种当前被广泛应用的遥感数据,比较典型的包括长时间序列的MODIS多级数据产品,LandSat历史数据集,欧空局的Sentinel(哨兵)数据系列。这些数据在GEE里面能够方便地调用,解决了不同数据之间配准、投影等预处理难题。同时,GEE里面收集的数据集为基于时间信息的变化探测提供了非常快捷的处理方法。有别于传统的遥感影像处理中下载海量数据、提取特定区域,GEE可以快速地提供特定研究区内的长时序影像信息。集成多源的长时序遥感影像资料对于检测人类活动所导致的地球动态变化有着重要的意义。例如,城市群时空扩张,森林植被物候变化,地表水体流动过程等。这些动态的变化信息是单一影像无法提供的。可以说,集成卫星影像的地图平台(如Google Earth及百度、高德等卫星地图)给我们“上帝视角”俯视我们地表空间,而GEE则扩展了我们观察及追踪其时空动态变化的能力。

图1 GEE地表动态变化监测示例

(Hansen et al., 2013, Pekel et al., 2016)

3. Google Earth Engine运行界面

GEE提供了基于行星尺度的地表动态研究,使得我们能够轻易地将某些算法移植并应用到区域或者全球并进行后续的科学研究。GEE提供了专门针对开发者的API, 使得开发用户能够通过API直接调用GEE 存档的数据及专门针对这些数据开发的算法。研究人员可将自己的算法在GEE上进行自主开发并在大区域范围实现。同时,GEE还提供了多用户合作的信息交流方式。用户开发的脚本及用到的数据,可以对合作者或者公众方便地进行共享。例如,开发的算法可以通过产生URL链接,发送给其他用户来进行共享;同时,产生的数据集可以通过建立ID方便其他用户检索并使用。

GEE作为一个基于云平台的超级计算机,在快速调取数据、提取数据信息的同时,兼顾了直观的影像可视化功能。用户通过图层叠加、赋予颜色、调整透明度等增强直观的图形现实呈现。在GEE上运行算法脚本时,用户可实时地查看鼠标拖动区域的运行结果。

图2 GEE开发界面(Gorelicket al., 2017)

4. Google Earth Engine链接途径

目前,GEE已在学界广泛使用,包括地理学家、生态学家、大气科学、城市研究学者等。不同分辨率的遥感数据集成使用满足不同研究尺度的需求,GEE强大的计算能力足以应对各种影响严重的自然或社会问题,如砍伐森林,干旱,灾害,疾病,粮食安全,水资源管理,气候监测,环境保护以及城市化等。GEE每年都会在Google总部举办用户大会,来自世界各地的研究者会在一起交流使用心得。

说到这里,大家更加关注平台的使用权限吧,好消息是,平台目前免费开放,换句话说,Google Cloud Platform里存储的所有数据,免费下载;用于数据处理过程的Google后台服务器,免费使用;处理完成后的成果,免费输出。

GEE平台链接:https://earthengine.google.com/。

友情提示,国内Google需要科学上网哦。

参考文献:

Gorelick, N., Hancher, M.,Dixon, M., Ilyushchenko, S., Thau, D., & Moore, R. (2017). Google earthengine: planetary-scale geospatial analysis for everyone. Remote Sensing of Environment.

Hansen MC, Potapov PV, Moore R, Hancher M, Turubanova SA, & Tyukavina A. (2013). High-resolution global maps of 21st-century forest cover change. Science (New York, N.Y.), 342(6160), 850.

Pekel, J. F., Cottam, A., Gorelick, N., & Belward, A. S. (2016). High-resolution mapping of global surface water and its long-term changes. Nature, 540(7633), 418.

  • 发表于:
  • 原文链接http://kuaibao.qq.com/s/20171212G0GV7V00?refer=cp_1026
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