GEE代码实例教程详解：湖泊水位变化监测

简介

本篇博客将介绍如何使用Google Earth Engine (GEE) 对湖泊水位变化进行监测。通过MODIS数据集，我们可以识别2001年和2023年的湖泊范围，并计算湖泊的高程变化。

背景知识

MODIS数据集

MODIS/061/MOD09Q1数据集提供了MODIS的地表反射数据，这些数据可以用来计算归一化差异水体指数（NDWI）。

NDWI

归一化差异水体指数（NDWI）是一种用于识别水体的遥感指数，它基于水体在近红外和短波红外波段的反射特性差异。

ALOS全球数字地表模型

JAXA/ALOS/AW3D30数据集提供了全球30米分辨率的数字地表模型（DSM），可以用来计算地表的高程。

完整代码

// 定义研究区域的坐标点
var cor = [
  [44.86557382828752, 37.08659871132482],
  [46.08505625016252, 37.08659871132482],
  [46.08505625016252, 38.34669285754838],
  [44.86557382828752, 38.34669285754838],
  [44.86557382828752, 37.08659871132482]
];

// 创建多边形区域
var roi = ee.Geometry.Polygon(cor);

// 将地图中心设置为研究区域
Map.centerObject(roi);

// 2001年MODIS数据
var modis2001 = ee.ImageCollection("MODIS/061/MOD09Q1")
  .select('sur_refl_b01', 'sur_refl_b02')
  .filterDate('2001', '2002')
  .map(function (img) {
    var band = img.multiply(0.0001);
    var ndwi = band.normalizedDifference(['sur_refl_b01', 'sur_refl_b02']).rename('ndwi');
    return ndwi;
  })
  .median();

// 2001年NDWI图层
Map.addLayer(modis2001.clip(roi), [], 'ndwi_2001', false);

// 2001年湖泊阈值
var thr = modis2001.gt(0.1);
Map.addLayer(thr.clip(roi), [], 'lake_thr', false);

// 2001年湖泊掩膜
var mask2001 = thr.updateMask(thr);
Map.addLayer(mask2001.clip(roi), [], 'mask2001', false);

// 2001年湖泊边界矢量
var vector2001 = mask2001.reduceToVectors({
  geometry: roi,
  scale: 250
});
Map.addLayer(vector2001, [], 'lake2001', false);

// ALOS DSM
var dem = ee.ImageCollection("JAXA/ALOS/AW3D30/V3_2").mean().select('AVE_DSM');

// 2001年湖泊高程
var lake_elevation_2001 = ee.Number(dem.reduceRegion({
  reducer: ee.Reducer.percentile([55]),
  geometry: vector2001,
  scale: 250
}).get('AVE_DSM'));
print('lake elevation for 2001', lake_elevation_2001);

// 导出2001年湖泊边界
Export.table.toDrive({
  collection: vector2001,
  description: 'lake2001',
  folder: 'lake_border',
  fileFormat: 'SHP'
});

// 2023年MODIS数据
var modis2023 = ee.ImageCollection("MODIS/061/MOD09Q1")
  .select('sur_refl_b01', 'sur_refl_b02')
  .filterDate('2023', '2024')
  .map(function (img) {
    var band = img.multiply(0.0001);
    var ndwi = band.normalizedDifference(['sur_refl_b01', 'sur_refl_b02']).rename('ndwi');
    return ndwi;
  })
  .median();

// 2023年湖泊掩膜
var thr2 = modis2023.gt(0.1);
var mask2023 = thr2.updateMask(thr2);
Map.addLayer(mask2023.clip(roi), [], 'mask2023', false);

// 2023年湖泊边界矢量
var vector2023 = mask2023.reduceToVectors({
  geometry: roi,
  scale: 250
});
Map.addLayer(vector2023, [], 'lake2023', false);

// 2023年湖泊高程
var lake_elevation_2023 = ee.Number(dem.reduceRegion({
  reducer: ee.Reducer.percentile([55]),
  geometry: vector2023,
  scale: 250
}).get('AVE_DSM'));
print('lake elevation for 2023', lake_elevation_2023);