GEE云端林业遥感:贯通森林分类、森林砍伐与退化监测、火灾评估、森林扰动监测、森林关键生理参数(树高/生物量/碳储量)反演等

随着遥感技术迈向云端化、智能化,谷歌地球引擎(GEE)已成为林业遥感研究的核心工具。其强大的全球数据存储与并行计算能力,结合多源遥感影像(如Landsat、Sentinel-2、PALSAR-2)和新兴AI模型(如ChatGPT),为森林资源监测、灾害响应与生态评估提供了前所未有的技术支持。本专题旨在系统梳理GEE平台在林业领域的全链路应用,从基础操作到复杂模型开发,助力从业者突破技术瓶颈。

专题内容覆盖GEE开发环境搭建、JavaScript编程基础、遥感数据可视化与计算,并深度融合AI交互技术。通过微型案例与六大典型应用场景,学员将掌握森林分类、长时间序列趋势分析、砍伐退化监测、火灾损失评估、扰动追踪及生理参数反演等关键技能,全面提升解决林业实际问题的能力。

一、平台基础与AI赋能

以GEE云平台为核心,从JavaScript开发环境搭建起步,详解遥感数据资源(如Landsat、MODIS、Sentinel系列)的调用与可视化。结合AI工具,学习如何通过自然语言交互快速解决代码调试、算法优化问题。专题二聚焦影像与要素运算、数据整合Reduce、机器学习分类等核心操作,并通过微型案例实战------如批量去云、植被指数合成、随机抽样与趋势分析,夯实GEE数据处理基础。

二、林业典型场景全链路实战

在专题四的六大典型案例中,深入林业遥感热点:

森林识别:联合光学与雷达数据,通过决策树算法实现地类精准分类

长时间序列监测:利用MODIS/Landsat分析森林绿化/褐变趋势,结合非参数检验量化变化

砍伐与退化评估:基于NDFI指数与混合像元分解,定位森林退化区域

火灾损失分级:整合多源光学影像,实现火场识别与强度划分

扰动追踪:应用LandTrendr算法解析30年森林扰动历史

生理参数反演:融合GEDI激光雷达与多光谱数据,通过机器学习估算树高与碳储量

三、技术整合与成果转化

强调技术闭环:从数据上传、预处理、模型构建到结果导出与可视化。将掌握分层随机抽样、精度评估、专题图绘制等关键环节,并学会利用Reduce、Join、Map等GEE高级功能应对大规模数据分析。同时,通过AI辅助编程与算法调参,显著提升复杂场景下的效率与准确性。

专题一 GEE平台及基础开发平台

GEE平台及典型应用案例介绍

GEE开发环境及常用数据资源介绍

ChatGPT、文心一言等GPT模型介绍、帐号申请及林业遥感应用

JavaScript基础简介

GEE遥感云重要概念与典型数据分析流程

GEE基本对象介绍、矢量和栅格对象可视化、属性查看,API查询、基本调试等平台上手

专题二 GEE基础知识与AI模型交互

影像基本运算与操作:数学运算、关系/条件/布尔运算、形态滤波、纹理特征提取;影像掩码、裁剪和镶嵌等

要素基本运算与操作:几何缓冲区,交、并、差运算等

集合对象操作:循环迭代(map/iterate)、合并Merge、联合(Join)

数据整合Reduce:包括影像与影像集整合,影像合成、影像区域统计与域统计,分组整合与区邻域统计,影像集线性回归分析等

机器学习算法:包括监督(随机森林、CART、SVM、决策树等)与非监督(wekaKMeans、wekaLVQ等)分类算法,分类精度评估等

数据资产管理:包括本地端矢量和栅格数据上传、云端矢量和栅格数据下载、统计结果数据导出等

绘图可视化:包括条形图、直方图、散点图、时间序列等图形绘制

GPT模型交互:结合上述基本知识点和AI工具进行交互演示

专题三 重要知识点微型案例与GPT模型交互演示

1.Landsat、Sentinel-2影像批量自动去云和阴影

2.联合Landsat和Sentinel-2批量计算植被指数和年度合成

3.研究区可用影像数量和无云观测数量统计分析

4.中国区域年度NDVI植被数合成及年度最绿DOY时间查找

5.时间序列光学影像数据的移动窗口平滑

6.分层随机抽样及样本导出、样本本地评估与数据上传云端

7.中国近40年降雨量变化趋势分析

8.某区域年度森林损失统计分析(基于Hansen森林产品)

专题四 典型案例演练

案例一:联合多源遥感数据的森林识别

联合Landsat时间序列光学影像和PALSAR-2雷达数据,以及决策树算法实现森林等典型地类遥感分类的完整流程。专题涉及影像数据时空过滤、光学影像批量云掩膜与植被指数计算;分层随机抽样及样本导出、本地端质量控制与云端上传、样本随机切分、可分离性分析、分类算法构建及应用、分类后处理和精度评估,专题图绘制等

案例二:长时间尺度的森林状态监测

利用长时间序列的MODIS或Landsat影像数据,对森林状态进行长期监测,分析森林植被绿化或褐变情况。专题涉及时间序列影像预处理、影像集连接、影像合成、变化趋势非参数检测、显著性检验和变化趋势量化与分级、空间统计和结果可视化和专题图绘制等

案例三:森林砍伐与退化监测

联合Landsat系列影像,光谱分离模型和NDFI归一化差值分数指数实现森林的砍伐和退化监测。专题涉及影像预处理、混合像元分解、NDFI指数计算、函数封装、变化检测和强度分级,结果可视化、专题图绘制等

案例四:森林火灾监测

利用Landsat和Sentinel-2时间序列光学遥感影像,监测森林火灾损失情况,实现火灾强度分级。专题涉及影像过滤、Landsat和Sentinel-2光学影像除云等预处理、植被指数计算、影像合成、火灾区域识别和灾害强度分级,结果统计分析与可视化等

案例五:长时间尺度的森林扰动监测

联合30年的Landsat等光学影像和经典LandTrendr算法实现森林扰动的监测。专题涉及长时间序列遥感影像预处理、植被指数批量计算、年度影像合成、数组影像概念和使用方法、LandTrendr算法原理及参数设置、森林扰动结果解译与空间统计分析、可视化及专题图绘制等

案例六:森林关键生理参数(树高、生物量/碳储量)反演

联合GEDI激光雷达、Landsat/Sentinel-2多光谱光学影像、Sentinel-1 /PALSAR-2雷达影像等和机器学习算法反演森林的关键物理参数,如树高、生物量/碳储量。专题涉及GEDI激光雷达数据介绍、常见光学和雷达数据处理、机器学习算法应用、反演精度评估和变量重要性分析、结果可视化等内容

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