Интерполяция из вектора в растр в Earth Engine создает Image из FeatureCollection. В частности, Earth Engine использует числовые данные, хранящиеся в свойстве объектов, для интерполяции значений в новых местоположениях за пределами объектов. В результате интерполяции получается непрерывный Image интерполированных значений до указанного расстояния.
Интерполяция методом обратных взвешенных расстояний
Функция обратного взвешивания расстояния (IDW) в Earth Engine основана на методе, описанном в статье Basso et al. (1999). Дополнительный параметр управления добавляется в виде коэффициента затухания (gamma) на обратном расстоянии. Другие параметры включают среднее и стандартное отклонение свойства для интерполяции и максимальное расстояние диапазона, по которому выполняется интерполяция. В следующем примере создается интерполированная поверхность
концентрации метана, чтобы заполнить пространственные пробелы в исходном наборе растровых данных. FeatureCollection генерируется путем выборки двухнедельного композита метана.
// Import two weeks of S5P methane and composite by mean. var ch4 = ee.ImageCollection('COPERNICUS/S5P/OFFL/L3_CH4') .select('CH4_column_volume_mixing_ratio_dry_air') .filterDate('2019-08-01', '2019-08-15') .mean() .rename('ch4'); // Define an area to perform interpolation over. var aoi = ee.Geometry.Polygon( [[[-95.68487605978851, 43.09844605027055], [-95.68487605978851, 37.39358590079781], [-87.96148738791351, 37.39358590079781], [-87.96148738791351, 43.09844605027055]]], null, false); // Sample the methane composite to generate a FeatureCollection. var samples = ch4.addBands(ee.Image.pixelLonLat()) .sample({region: aoi, numPixels: 1500, scale:1000, projection: 'EPSG:4326'}) .map(function(sample) { var lat = sample.get('latitude'); var lon = sample.get('longitude'); var ch4 = sample.get('ch4'); return ee.Feature(ee.Geometry.Point([lon, lat]), {ch4: ch4}); }); // Combine mean and standard deviation reducers for efficiency. var combinedReducer = ee.Reducer.mean().combine({ reducer2: ee.Reducer.stdDev(), sharedInputs: true}); // Estimate global mean and standard deviation from the points. var stats = samples.reduceColumns({ reducer: combinedReducer, selectors: ['ch4']}); // Do the interpolation, valid to 70 kilometers. var interpolated = samples.inverseDistance({ range: 7e4, propertyName: 'ch4', mean: stats.get('mean'), stdDev: stats.get('stdDev'), gamma: 0.3}); // Define visualization arguments. var band_viz = { min: 1800, max: 1900, palette: ['0D0887', '5B02A3', '9A179B', 'CB4678', 'EB7852', 'FBB32F', 'F0F921']}; // Display to map. Map.centerObject(aoi, 7); Map.addLayer(ch4, band_viz, 'CH4'); Map.addLayer(interpolated, band_viz, 'CH4 Interpolated');
Обратите внимание, что, как указано в параметре range, интерполяция существует только на расстоянии до 70 километров от ближайшей измерительной станции.
Кригинг
Кригинг – это метод интерполяции, в котором используется смоделированная оценка полудисперсии для создания изображения интерполированных значений, представляющего собой оптимальное сочетание значений в известных местоположениях. Для оценки кригинга требуются параметры, описывающие форму полувариограммы, соответствующей известным точкам данных. Эти параметры показаны на рисунке 1.
nugget, sill и range, показанные на идеализированной функции вариограммы.
В следующем примере выполняется выборка изображения температуры поверхности моря (SST) в случайных местах, а затем интерполируется SST из выборки с помощью кригинга:
// Load an image of sea surface temperature (SST). var sst = ee.Image('NOAA/CDR/SST_PATHFINDER/V53/20120802023356') .select('sea_surface_temperature') .rename('sst') .divide(100); // Define a geometry in which to sample points var geometry = ee.Geometry.Rectangle([-65.60, 31.75, -52.18, 43.12]); // Sample the SST image at 1000 random locations. var samples = sst.addBands(ee.Image.pixelLonLat()) .sample({region: geometry, numPixels: 1000}) .map(function(sample) { var lat = sample.get('latitude'); var lon = sample.get('longitude'); var sst = sample.get('sst'); return ee.Feature(ee.Geometry.Point([lon, lat]), {sst: sst}); }); // Interpolate SST from the sampled points. var interpolated = samples.kriging({ propertyName: 'sst', shape: 'exponential', range: 100 * 1000, sill: 1.0, nugget: 0.1, maxDistance: 100 * 1000, reducer: 'mean', }); var colors = ['00007F', '0000FF', '0074FF', '0DFFEA', '8CFF41', 'FFDD00', 'FF3700', 'C30000', '790000']; var vis = {min:-3, max:40, palette: colors}; Map.setCenter(-60.029, 36.457, 5); Map.addLayer(interpolated, vis, 'Interpolated'); Map.addLayer(sst, vis, 'Raw SST'); Map.addLayer(samples, {}, 'Samples', false);
Размер окрестности, в которой выполняется интерполяция, задается параметром maxDistance. Чем больше размер, тем плавнее будет результат, но тем медленнее будут выполняться вычисления.