Google Earth Engine（GEE）农作物种植结构提取

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写在前面

前段时间因为考研的原因一直没能更新，已经完成了农作物种植结构的提取，现在给大家分享一下。
主要也是结合前面写过的Google Earth Engine（GEE）使用土地利用数据（modis）上采样Landsat数据提取农田范围，将以上结果作为研究的基础，结合物候特征，光谱特征，地形特征，选择随机森林算法进行农作物的提取。
不想看后面的同学可以直接看代码：https://code.earthengine.google.com/3ed8a5303c610e063ae3a4517ca4e146

1.构建物候特征

在这里主要通过不同农作物NDVI值的差异来选择合适的生长时间进行影像的选择。
通过构建典型地物的NDVI时序特征曲线，不同农作物随着时间的变化，NDVI值也在跟着变化，这种变化也反映了不同农作物在不同时期的光谱特征差异。因此，选择NDVI差异较大的越冬期和成熟期作为最佳识别期进行农作物分类，可以有效进行农作物种类的区分。

var winter = ee.ImageCollection('COPERNICUS/S2_SR').filterDate('2021-11-30','2022-01-01').filterBounds(roi).filter(ee.Filter.lt('CLOUDY_PIXEL_PERCENTAGE',10)).map(maskS2clouds).map(mndwi).map(ndbi).map(ndvi).select(['B1','B2','B3','B4','B8','B12','QA60','MNDWI','NDBI','NDVI']);var winter1=winter.median().addBands(elevation.rename("ELEVATION")).addBands(slope.rename("SLOPE")).clip(roi);

Map.addLayer(winter1,{bands:['B4','B3','B2'],min:0,max:0.3},'winter1',false);var summer = ee.ImageCollection('COPERNICUS/S2_SR').filterDate('2022-03-01','2022-04-01').filterBounds(roi).filter(ee.Filter.lt('CLOUDY_PIXEL_PERCENTAGE',10)).map(maskS2clouds).map(mndwi).map(ndbi).map(ndvi).select(['B1','B2','B3','B4','B8','B12','QA60','MNDWI','NDBI','NDVI']);var summer1=summer.median().addBands(elevation.rename("sum_ELEVATION")).addBands(slope.rename("sum_SLOPE")).clip(roi);

这里我把基础影像根据农田范围进行了裁剪，只留下农田区域，能有效的排除一些非农田地物类型。

2.构建光谱特征

也就是构建NDVI、NDWI、NDBI等光谱指数，来区分植被、建筑，水体等。

//构建光谱特征functionmndwi(image){return image.addBands(image.normalizedDifference(['B3','B8']).rename('MNDWI'))}functionndbi(image){return image.addBands(image.normalizedDifference(['B12','B8']).rename('NDBI'))}functionndvi(image){return image.addBands(image.normalizedDifference(['B8','B4']).rename('NDVI'))}

3.将所有影像合并为一幅影像

将上面选择的越冬期和成熟期的多幅影像合并为一幅，在这里需要更改波段名，不然会出现波段名重复的情况。

//更改波段名称,合成一幅影像var useimage = winter1.addBands([
  summer1.select('B2').rename('sum_B2'),
  summer1.select('B3').rename('sum_B3'),
  summer1.select('B4').rename('sum_B4'),
  summer1.select('B8').rename('sum_B8'),
  summer1.select('B12').rename('sum_B12'),
  summer1.select('MNDWI').rename('sum_MNDWI'),
  summer1.select('NDBI').rename('sum_NDBI'),
  summer1.select('NDVI').rename('sum_NDVI'),
  summer1.select('sum_ELEVATION'),
  summer1.select('sum_SLOPE')])print(useimage,'useimage')//求交集，对影像进行掩膜var useimage1 = useimage.updateMask(esamask)// var useimage1 = useimage
Map.addLayer(useimage1,{bands:['sum_B4','sum_B3','sum_B2'],min:0,max:0.3},'useimage1');var usebands =['B2','B3','B4','B8','B12','MNDWI','NDBI','NDVI','ELEVATION','SLOPE','sum_B2','sum_B3','sum_B4','sum_B8','sum_B12','sum_MNDWI','sum_NDBI','sum_NDVI','sum_ELEVATION','sum_SLOPE']

4.构建随机森林算法进行分类

构建算法也就是一些老套路了，无非就是建立样本，将样本分成训练样本和验证样本。
在这里想说一点，随机森林的决策树棵树选择不能随便选择，需要进行不同棵数的尝试，可以使用以下代码进行分析，选择准确率最高的颗数进行算法构建。

//选取森林棵树 var numTrees = ee.List.sequence(5,50,5);var accuracies = numTrees.map(function(t){var classifier = ee.Classifier.smileRandomForest(t).train({features: trainingPartition,classProperty:'landcover',inputProperties: usebands
                     });return testingPartition
       .classify(classifier).errorMatrix('landcover','classification').accuracy();});print(ui.Chart.array.values({array: ee.Array(accuracies),axis:0,xLabels: numTrees
 }));

得到的结果大概是这样，选择准确率最高的就可以了。

5.算法的存储

因为我们上面已经训练好了算法，所以这个算法是可以运用在其他年份的，我们将它保存在个人assets里，当缺少其他年份的样本时，可以使用该算法进行分类，也就是算法复用。

var trees = ee.List(ee.Dictionary(testclassifier.explain()).get('trees'))var dummy = ee.Feature(roi.geometry())var col = ee.FeatureCollection(trees.map(function(x){return dummy.set('tree',x)}))print(col)
Export.table.toAsset(col,'save_classifier','projects/dyb/assets/2022chuzhou')

6.面积统计

上面已经做好了农作物的分类，接下来可以对农作物的面积做一个统计。

var areaImage = ee.Image.pixelArea().addBands(classified)var clsdArea = areaImage.reduceRegion({'reducer': ee.Reducer.sum().group({'groupField':1,'groupName':'class'}),'geometry': roi.geometry(),'scale':10,'maxPixels':1e13})print('Kerala landcover clsArea:', clsdArea.getInfo())

最后把所有代码放在这里
https://code.earthengine.google.com/3ed8a5303c610e063ae3a4517ca4e146