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自然资源遥感  2022, Vol. 34 Issue (1): 135-141    DOI: 10.6046/zrzyyg.2021088
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一种基于GEE平台制作逐年土地覆盖数据的方法——以黄河流域为例
方梦阳1(), 刘晓煌2, 孔凡全1, 李明哲1, 裴小龙3
1.中国地质调查局海口海洋地质调查中心,海口 570000
2.中国地质调查局自然资源综合调查指挥中心,北京 100096
3.中国地质调查局廊坊自然资源综合调查中心,廊坊 065000
A method for creating annual land cover data based on Google Earth Engine: A case study of the Yellow River basin
FANG Mengyang1(), LIU Xiaohuang2, KONG Fanquan1, LI Mingzhe1, PEI Xiaolong3
1. Haikou Marine Geological Survey Center, China Geological Survey, Haikou 570000,China
2. Natural Resources Comprehensive Survey Command Center, China Geological Survey, Beijing 100096,China
3. Langfang Natural Resources Comprehensive Survey Center, China Geological Survey, Langfang 065000,China
全文: PDF(4403 KB)   HTML  
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摘要 

研究黄河流域多年土地覆盖情况对科学推动黄河流域高质量发展有着重要的意义,而高频次高精度土地覆盖数据对于土地覆盖监测等至关重要。该文以多年稳定不变区域的几何中心作为样本点,快速选取了一套可用于逐年影像监督分类的样本点; 而后通过Google Earth Engine(GEE)对黄河流域2000—2020年间年均近千景Landsat影像进行无云筛选和逐年拼接操作,得到黄河流域逐年无云拼接影像; 再通过随机森林分类方法对无云影像进行监督分类,制作了黄河流域20 a逐年土地覆盖数据; 最后选择了2010年土地覆盖数据对比国内外知名逐年土地覆盖数据。结果表明: ①样本点选取方法合理可靠,样本点选取精度高于94.7%,满足监督分类样本精度要求; ②基于GEE平台制作的逐年土地覆盖数据总体精度为0.82±0.03,平均Kappa系数为0.82,分类精度、整体及局部分类结果均优于MCD12Q1数据集和ESA-CCI数据集; ③基于GEE平台制作逐年土地覆盖数据的方法一定程度上解决了大尺度土地覆盖数据频次与精度无法兼顾的问题。

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方梦阳
刘晓煌
孔凡全
李明哲
裴小龙
关键词 Google Earth Engine土地覆盖数据黄河流域    
Abstract

The study on many years’ land cover plays a crucial role in promoting the high-quality development of the Yellow River basin. Meanwhile, high-frequency and high-precision land cover data are vital for land cover monitoring. This study took the basin’s geometric center that has been stable for many years to sample and quickly selected a set of sample points that can be used for annual image supervised classification. Then, cloudless images were screened out from nearly one thousand Landsat images on average of the Yellow River basin of each year from 2000 to 2020 and were spliced by year using Google Earth Engine. Then, the random forest classification method was used to conduct the supervised classification of the cloudless images, producing the annual land cover data of the Yellow River basin in the recent 20 years. Finally, the land cover data of 2010 of the basin were compared with well-known annual land cover data at home and abroad. The results are as follows. ① The selection method of sample points used in this study is reasonable and reliable, with a selection accuracy of more than 94.7%, meeting the requirements of sample accuracy for supervised classification. ② The overall accuracy of the annual land cover data created based on Google Earth Engine is 0.82±0.03, with an average Kappa coefficient of 0.82. The classification accuracy and the overall and local classification results are better than the MCD12Q1 and ESA-CCI datasets. ③ Using the method for creating annual land cover data using Google Earth Engine, the frequency and accuracy of large-scale land cover data can be considered at the same time to a certain extent.

Key wordsGoogle Earth Engine    land cover data    Yellow River basin
收稿日期: 2021-03-26      出版日期: 2022-03-14
ZTFLH:  P962  
基金资助:中国地质调查局项目“南海重要岛礁综合地质遥感调查”编号(DD20208018);“自然资源要素综合观测数据集成与应用服务”编号(DD20208067);“塔里木河流域巴州北部自然资源要素综合观测”共同资助编号(DD20211430)
作者简介: 方梦阳(1992-),男,硕士,助理工程师,主要从事自然资源调查、监测及观测方面的研究。Email: 1311013525@qq.com
引用本文:   
方梦阳, 刘晓煌, 孔凡全, 李明哲, 裴小龙. 一种基于GEE平台制作逐年土地覆盖数据的方法——以黄河流域为例[J]. 自然资源遥感, 2022, 34(1): 135-141.
FANG Mengyang, LIU Xiaohuang, KONG Fanquan, LI Mingzhe, PEI Xiaolong. A method for creating annual land cover data based on Google Earth Engine: A case study of the Yellow River basin. Remote Sensing for Natural Resources, 2022, 34(1): 135-141.
链接本文:  
https://www.gtzyyg.com/CN/10.6046/zrzyyg.2021088      或      https://www.gtzyyg.com/CN/Y2022/V34/I1/135
Fig.1  黄河流域位置
Fig.2  技术流程
CNLUCC分类系统 GlobeLand30数据集分类系统 MCD12Q1数据集
(IGBP分类系统)
ESA-CCI数据集
(LCCS分类系统)
1 耕地 10 耕地 12
14
农田
农田与自然植被镶嵌体
16
17
18
耕地
农田、树木和其他自然植被镶嵌体
农田、灌丛和草本植被镶嵌体
2 林地 20
40
林地
灌木地
1
2
3
4
5
6
7
常绿针叶林
常绿阔叶林
落叶针叶林
落叶阔叶林
混交林
郁闭灌木林
稀疏灌木林
1
2
3
4
5
6
9
10
11
12
常绿阔叶林
郁闭落叶阔叶林
稀疏落叶阔叶林
常绿针叶林
落叶针叶林
针阔混交林
林地和其他自然植被镶嵌体
有林火烧地
常绿灌丛(有/无稀疏树木层)
落叶灌丛(有/无稀疏树木层)
3 草地 30
70
草地
苔原
8
9
10
有林草地
稀树草原
草地
13
14
草本植被
稀疏草本植被或稀疏灌丛
4 水体 50
60
湿地
水体
11
17
永久湿地
水体
7
8
15
20
有林的规律性洪泛区,淡水
有林的规律性洪泛区,咸水
灌丛/草本植被覆盖的规律性洪泛区
水体(自然和人工)
5 建设用地 80 人造地表 13 城镇与建成区 22 人工表面和相关区域
6 未利用地 90
100
裸地
冰川和永久积雪
15
16
冰雪
裸地
19
21
荒地
冰雪(自然和人工)
Tab.1  4类分类体系对应表
Fig.3  样本点分布
土地类型 分类精度
用户精度 制图精度
林地 0.89±0.03 0.90±0.02
草地 0.80±0.04 0.80±0.03
耕地 0.80±0.03 0.81±0.04
水体 0.91±0.03 0.92±0.02
建设用地 0.85±0.04 0.83±0.02
未利用地 0.81±0.05 0.82±0.04
总体精度 0.82±0.03
Tab.2  基于GEE平台黄河流域逐年(2000—2020年)土地覆盖数据分类精度
Fig.4-1  黄河流域2010年土地覆盖分类图
Fig.4-2  黄河流域2010年土地覆盖分类图
地类 本文方法 GlobeLand30 MCD12Q1 ESA-CCI
林地 11.38 9.94 10.65 11.47
草地 59.84 45.53 42.02 35.73
耕地 23.86 24.28 20.11 35.24
水体 1.18 0.95 8.94 2.94
建设用地 0.76 1.80 1.70 1.40
未利用地 2.98 17.50 16.58 13.21
Tab.3  4类数据产品各地类面积占比情况
地类 Google Earth历史影像 本文方法 GlobeLand30 MCD12Q1 ESA-CCI
林地
草地
耕地
水体
建设用地
未利用地
Tab.4  
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