Composizione e creazione di mosaici

In generale, per composizione si intende il processo di combinazione di immagini sovrapposte nello spazio in un'unica immagine in base a una funzione di aggregazione. Con il termine "mosaicizzazione" si fa riferimento al processo di assemblaggio spaziale di set di dati di immagini per produrre un'immagine spazialmente continua. In Earth Engine, questi termini vengono utilizzati in modo intercambiabile, anche se sia il compositing sia il mosaicismo sono supportati. Ad esempio, prendi in considerazione l'attività di composizione di più immagini nella stessa posizione. Ad esempio, utilizzando un DOQQ (Digital Orthophoto Quarter Quadrangle) del National Agriculture Imagery Program (NAIP) in momenti diversi, l'esempio seguente mostra come creare un composito del valore massimo:

Editor di codice (JavaScript)

// Load three NAIP quarter quads in the same location, different times.
var naip2004_2012 = ee.ImageCollection('USDA/NAIP/DOQQ')
  .filterBounds(ee.Geometry.Point(-71.08841, 42.39823))
  .filterDate('2004-07-01', '2012-12-31')
  .select(['R', 'G', 'B']);

// Temporally composite the images with a maximum value function.
var composite = naip2004_2012.max();
Map.setCenter(-71.12532, 42.3712, 12);
Map.addLayer(composite, {}, 'max value composite');

Configurazione di Python

Per informazioni sull'API Python e sull'utilizzo di geemap per lo sviluppo interattivo, consulta la pagina Ambiente Python.

import ee
import geemap.core as geemap

Colab (Python)

# Load three NAIP quarter quads in the same location, different times.
naip_2004_2012 = (
    ee.ImageCollection('USDA/NAIP/DOQQ')
    .filterBounds(ee.Geometry.Point(-71.08841, 42.39823))
    .filterDate('2004-07-01', '2012-12-31')
    .select(['R', 'G', 'B'])
)

# Temporally composite the images with a maximum value function.
composite = naip_2004_2012.max()
m.set_center(-71.12532, 42.3712, 12)
m.add_layer(composite, {}, 'max value composite')
m

Prendi in considerazione la necessità di creare un mosaico di quattro diversi DOQQ contemporaneamente, ma in località diverse. L'esempio seguente mostra che utilizzando imageCollection.mosaic():

Editor di codice (JavaScript)

// Load four 2012 NAIP quarter quads, different locations.
var naip2012 = ee.ImageCollection('USDA/NAIP/DOQQ')
  .filterBounds(ee.Geometry.Rectangle(-71.17965, 42.35125, -71.08824, 42.40584))
  .filterDate('2012-01-01', '2012-12-31');

// Spatially mosaic the images in the collection and display.
var mosaic = naip2012.mosaic();
Map.setCenter(-71.12532, 42.3712, 12);
Map.addLayer(mosaic, {}, 'spatial mosaic');

Configurazione di Python

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import ee
import geemap.core as geemap

Colab (Python)

# Load four 2012 NAIP quarter quads, different locations.
naip_2012 = (
    ee.ImageCollection('USDA/NAIP/DOQQ')
    .filterBounds(
        ee.Geometry.Rectangle(-71.17965, 42.35125, -71.08824, 42.40584)
    )
    .filterDate('2012-01-01', '2012-12-31')
)

# Spatially mosaic the images in the collection and display.
mosaic = naip_2012.mosaic()
m = geemap.Map()
m.set_center(-71.12532, 42.3712, 12)
m.add_layer(mosaic, {}, 'spatial mosaic')

Tieni presente che i DOQQ nell'esempio precedente presentano una certa sovrapposizione. Il metodo mosaic() compone le immagini sovrapposte in base al loro ordine nella raccolta (l'ultima in alto). Per controllare l'origine dei pixel in un mosaico (o in un'immagine composita), utilizza le maschere di immagine. Ad esempio, il seguente codice utilizza le soglie sugli indici spettrali per mascherare i dati delle immagini in un mosaico:

Editor di codice (JavaScript)

// Load a NAIP quarter quad, display.
var naip = ee.Image('USDA/NAIP/DOQQ/m_4207148_nw_19_1_20120710');
Map.setCenter(-71.0915, 42.3443, 14);
Map.addLayer(naip, {}, 'NAIP DOQQ');

// Create the NDVI and NDWI spectral indices.
var ndvi = naip.normalizedDifference(['N', 'R']);
var ndwi = naip.normalizedDifference(['G', 'N']);

// Create some binary images from thresholds on the indices.
// This threshold is designed to detect bare land.
var bare1 = ndvi.lt(0.2).and(ndwi.lt(0.3));
// This detects bare land with lower sensitivity. It also detects shadows.
var bare2 = ndvi.lt(0.2).and(ndwi.lt(0.8));

// Define visualization parameters for the spectral indices.
var ndviViz = {min: -1, max: 1, palette: ['FF0000', '00FF00']};
var ndwiViz = {min: 0.5, max: 1, palette: ['00FFFF', '0000FF']};

// Mask and mosaic visualization images.  The last layer is on top.
var mosaic = ee.ImageCollection([
  // NDWI > 0.5 is water.  Visualize it with a blue palette.
  ndwi.updateMask(ndwi.gte(0.5)).visualize(ndwiViz),
  // NDVI > 0.2 is vegetation.  Visualize it with a green palette.
  ndvi.updateMask(ndvi.gte(0.2)).visualize(ndviViz),
  // Visualize bare areas with shadow (bare2 but not bare1) as gray.
  bare2.updateMask(bare2.and(bare1.not())).visualize({palette: ['AAAAAA']}),
  // Visualize the other bare areas as white.
  bare1.updateMask(bare1).visualize({palette: ['FFFFFF']}),
]).mosaic();
Map.addLayer(mosaic, {}, 'Visualization mosaic');

Configurazione di Python

Per informazioni sull'API Python e sull'utilizzo di geemap per lo sviluppo interattivo, consulta la pagina Ambiente Python.

import ee
import geemap.core as geemap

Colab (Python)

# Load a NAIP quarter quad, display.
naip = ee.Image('USDA/NAIP/DOQQ/m_4207148_nw_19_1_20120710')
m = geemap.Map()
m.set_center(-71.0915, 42.3443, 14)
m.add_layer(naip, {}, 'NAIP DOQQ')

# Create the NDVI and NDWI spectral indices.
ndvi = naip.normalizedDifference(['N', 'R'])
ndwi = naip.normalizedDifference(['G', 'N'])

# Create some binary images from thresholds on the indices.
# This threshold is designed to detect bare land.
bare_1 = ndvi.lt(0.2).And(ndwi.lt(0.3))
# This detects bare land with lower sensitivity. It also detects shadows.
bare_2 = ndvi.lt(0.2).And(ndwi.lt(0.8))

# Mask and mosaic visualization images. The last layer is on top.
mosaic = ee.ImageCollection([
    # NDWI > 0.5 is water. Visualize it with a blue palette.
    ndwi.updateMask(ndwi.gte(0.5)).visualize(
        min=0.5, max=1, palette=['00FFFF', '0000FF']
    ),
    # NDVI > 0.2 is vegetation. Visualize it with a green palette.
    ndvi.updateMask(ndvi.gte(0.2)).visualize(
        min=-1, max=1, palette=['FF0000', '00FF00']
    ),
    # Visualize bare areas with shadow (bare_2 but not bare_1) as gray.
    bare_2.updateMask(bare_2.And(bare_1.Not())).visualize(palette=['AAAAAA']),
    # Visualize the other bare areas as white.
    bare_1.updateMask(bare_1).visualize(palette=['FFFFFF']),
]).mosaic()
m.add_layer(mosaic, {}, 'Visualization mosaic')
m

Per creare un composito che massimizza una banda arbitraria nell'input, utilizza imageCollection.qualityMosaic(). Il metodo qualityMosaic() imposta ogni pixel della composizione in base all'immagine della raccolta che ha un valore massimo per la banda specificata. Ad esempio, il codice seguente mostra come creare un composito di pixel più verdi e un composito di valori recenti:

Editor di codice (JavaScript)

// Define a function that scales and masks Landsat 8 surface reflectance images.
function prepSrL8(image) {
  // Develop masks for unwanted pixels (fill, cloud, cloud shadow).
  var qaMask = image.select('QA_PIXEL').bitwiseAnd(parseInt('11111', 2)).eq(0);
  var saturationMask = image.select('QA_RADSAT').eq(0);

  // Apply the scaling factors to the appropriate bands.
  var getFactorImg = function(factorNames) {
    var factorList = image.toDictionary().select(factorNames).values();
    return ee.Image.constant(factorList);
  };
  var scaleImg = getFactorImg([
    'REFLECTANCE_MULT_BAND_.|TEMPERATURE_MULT_BAND_ST_B10']);
  var offsetImg = getFactorImg([
    'REFLECTANCE_ADD_BAND_.|TEMPERATURE_ADD_BAND_ST_B10']);
  var scaled = image.select('SR_B.|ST_B10').multiply(scaleImg).add(offsetImg);

  // Replace original bands with scaled bands and apply masks.
  return image.addBands(scaled, null, true)
    .updateMask(qaMask).updateMask(saturationMask);
}

// This function masks clouds and adds quality bands to Landsat 8 images.
var addQualityBands = function(image) {
  // Normalized difference vegetation index.
  var ndvi = image.normalizedDifference(['SR_B5', 'SR_B4']);
  // Image timestamp as milliseconds since Unix epoch.
  var millis = ee.Image(image.getNumber('system:time_start'))
                   .rename('millis').toFloat();
  return prepSrL8(image).addBands([ndvi, millis]);
};

// Load a 2014 Landsat 8 ImageCollection.
// Map the cloud masking and quality band function over the collection.
var collection = ee.ImageCollection('LANDSAT/LC08/C02/T1_L2')
  .filterDate('2014-06-01', '2014-12-31')
  .map(addQualityBands);

// Create a cloud-free, most recent value composite.
var recentValueComposite = collection.qualityMosaic('millis');

// Create a greenest pixel composite.
var greenestPixelComposite = collection.qualityMosaic('nd');

// Display the results.
Map.setCenter(-122.374, 37.8239, 12); // San Francisco Bay
var vizParams = {bands: ['SR_B5', 'SR_B4', 'SR_B3'], min: 0, max: 0.4};
Map.addLayer(recentValueComposite, vizParams, 'Recent value composite');
Map.addLayer(greenestPixelComposite, vizParams, 'Greenest pixel composite');

// Compare to a cloudy image in the collection.
var cloudy = ee.Image('LANDSAT/LC08/C02/T1_TOA/LC08_044034_20140825');
Map.addLayer(cloudy, {bands: ['B5', 'B4', 'B3'], min: 0, max: 0.4}, 'Cloudy');

Configurazione di Python

Per informazioni sull'API Python e sull'utilizzo di geemap per lo sviluppo interattivo, consulta la pagina Ambiente Python.

import ee
import geemap.core as geemap

Colab (Python)

# Define a function that scales and masks Landsat 8 surface reflectance images.
def prep_sr_l8(image):
  # Develop masks for unwanted pixels (fill, cloud, cloud shadow).
  qa_mask = image.select('QA_PIXEL').bitwiseAnd(int('11111', 2)).eq(0)
  saturation_mask = image.select('QA_RADSAT').eq(0)

  # Helper function to create image from scaling factors.
  def get_factor_img(factor_names):
    factor_list = image.toDictionary().select(factor_names).values()
    return ee.Image.constant(factor_list)

  # Apply the scaling factors to the appropriate bands.
  scale_img = get_factor_img(
      ['REFLECTANCE_MULT_BAND_.|TEMPERATURE_MULT_BAND_ST_B10']
  )
  offset_img = get_factor_img(
      ['REFLECTANCE_ADD_BAND_.|TEMPERATURE_ADD_BAND_ST_B10']
  )
  scaled = image.select('SR_B.|ST_B10').multiply(scale_img).add(offset_img)

  # Replace original bands with scaled bands and apply masks.
  return (
      image.addBands(scaled, None, True)
      .updateMask(qa_mask)
      .updateMask(saturation_mask)
  )


# This function masks clouds and adds quality bands to Landsat 8 images.
def add_quality_bands(image):
  # Normalized difference vegetation index.
  ndvi = image.normalizedDifference(['SR_B5', 'SR_B4'])
  # Image timestamp as milliseconds since Unix epoch.
  millis = (
      ee.Image(image.getNumber('system:time_start')).rename('millis').toFloat()
  )
  return prep_sr_l8(image).addBands([ndvi, millis])


# Load a 2014 Landsat 8 ImageCollection.
# Map the cloud masking and quality band function over the collection.
collection = (
    ee.ImageCollection('LANDSAT/LC08/C02/T1_L2')
    .filterDate('2014-06-01', '2014-12-31')
    .map(add_quality_bands)
)

# Create a cloud-free, most recent value composite.
recent_value_composite = collection.qualityMosaic('millis')

# Create a greenest pixel composite.
greenest_pixel_composite = collection.qualityMosaic('nd')

# Display the results.
m = geemap.Map()
m.set_center(-122.374, 37.8239, 12)  # San Francisco Bay
viz_params = {'bands': ['SR_B5', 'SR_B4', 'SR_B3'], 'min': 0, 'max': 0.4}
m.add_layer(recent_value_composite, viz_params, 'Recent value composite')
m.add_layer(greenest_pixel_composite, viz_params, 'Greenest pixel composite')

# Compare to a cloudy image in the collection.
cloudy = ee.Image('LANDSAT/LC08/C02/T1_TOA/LC08_044034_20140825')
m.add_layer(
    cloudy, {'bands': ['B5', 'B4', 'B3'], 'min': 0, 'max': 0.4}, 'Cloudy'
)
m

Utilizza lo strumento di ispezione per controllare i valori dei pixel in posizioni diverse nei compositi. Nota che la banda millis (timestamp) varia in base alla località, il che indica che pixel diversi provengono da momenti diversi.