Concepts

Diese API bietet einen einfachen, einheitlichen Zugriff auf eine Vielzahl von raumbezogenen Bilddaten. Mit raumbezogen meinen wir, dass die Daten mit Standorten auf der Erdoberfläche verknüpft sind. Mit Bilddaten meinen wir Daten, die als einheitliches Raster von Pixelwerten strukturiert sind, ähnlich wie ein herkömmliches Bild.

Das bekannteste Beispiel für diese Art von Daten sind Satellitenbilder, wie Nutzer sie von Google Maps und Earth kennen. Viele andere Datasets haben jedoch dieselbe Struktur, z. B. Datasets für Wetter und Klima, Gelände und Bodenbedeckung sowie Bevölkerungsdichte.

Authentifizierung

Die Earth Engine API verwendet das OAuth 2.0-Protokoll für die Authentifizierung und Autorisierung. Es gibt praktische Bibliotheken, mit denen Sie OAuth 2.0 verwenden können, um API-Aufrufe in einer Vielzahl von Sprachen auszugeben. Wenn Sie noch nicht mit OAuth 2.0 auf Google APIs zugegriffen haben, sollten Sie sich die Dokumentation zum Zugriff auf Google APIs über OAuth 2.0 ansehen.

Für diese API wird der Earth Engine OAuth 2.0-Bereich https://www.googleapis.com/auth/earthengine.readonly verwendet. Wenn Sie die Anmeldedaten für das Dienstkonto selbst konfigurieren, müssen Sie diesen Bereich explizit anfordern. Wenn Sie die Standardanmeldedaten für Anwendungen verwenden, die in Compute Engine-VM-Instanzen verfügbar sind, müssen Sie Ihre VM-Instanz so konfigurieren, dass dieser Bereich angefordert wird.

Assets

Das Earth Engine-Datenmodell basiert auf einer dateisystemähnlichen Struktur von Assets. Es gibt drei Haupttypen von Assets, die unten genauer beschrieben werden: Raumbezogene Rasterdaten selbst werden in Bildern gespeichert. Bilder können in großen Sammlungen gruppiert werden. Bilder und Sammlungen werden in einer Hierarchie von Ordnern organisiert.

Der folgende Pfad beschreibt beispielsweise ein bestimmtes Landsat-Bild:

LANDSAT/LC8_L1T/LC81180562013193LGN00

In diesem Beispiel ist LANDSAT ein Ordner der obersten Ebene, der alle Landsat-Daten enthält. LC8_L1T gibt eine bestimmte Sammlung von kalibrierten und geländekorrektierten Landsat 8-Bildern an und LC81180562013193LGN00 ein bestimmtes Bild in dieser Sammlung. Asset-Pfade dürfen Buchstaben, Zahlen, Unterstriche und Bindestriche enthalten, die durch Schrägstriche getrennt sind.

Jedes Bild hat Metadaten, mit denen sich relevante Daten leicht identifizieren lassen. Diese Metadateneigenschaften pro Bild umfassen in der Regel:

  • Die Footprint-Geometrie des Bildes, z. B. die räumliche Ausdehnung eines Satellitenbilds oder eines Geländedatensatzes.
  • Der Zeitstempel des Bildes, z. B. die Aufnahmezeit des Satellitenbildes oder der Tag oder Monat in einem Klimamodelldatensatz.
  • Beliebige Schlüssel/Wert-Eigenschaften, z. B. der geschätzte Prozentsatz der Wolkendecke eines Landsat-Satellitenbilds.

Pixel und Kartenprojektionen

In Earth Engine besteht jedes Bild aus einem oder mehreren Bändern mit Daten. Sie können den roten, grünen und blauen Bändern eines gewöhnlichen RGB-Satellitenbilds entsprechen oder etwas ganz anderes darstellen, z. B. Temperatur und Niederschlag in einem Wetterdatensatz. Die Pixel in jedem Band haben einen bestimmten Datentyp, z.B. uint8 oder float32.

Pixel in einem Pixelraster entsprechen Punkten auf der Erdoberfläche. Die Zuordnung erfolgt über eine mathematische Funktion, die als Kartenprojektion bezeichnet wird. Diese Beziehung hat in der Regel zwei Komponenten. Zuerst wird ein Koordinatenreferenzsystem (Coordinate Reference System, CRS) definiert, das 2D-Koordinaten für Punkte auf der gekrümmten Erdoberfläche enthält. Verschiedene Koordinatenreferenzsysteme haben unterschiedliche Eigenschaften, die sie für die Verwendung mit verschiedenen Datentypen in verschiedenen Anwendungen geeignet machen. Koordinatenreferenzsysteme werden in der Regel anhand von Standard-Identifikationscodes identifiziert. Häufige Beispiele sind rechteckige, Web-Mercator- und UTM-Koordinaten.

Pixelkoordinaten werden dann in der Regel über eine affine Transformation mit dem räumlichen Koordinatenreferenzsystem in Beziehung gesetzt, die den physischen Maßstab und Ursprung des Pixelrasters steuert. In Earth Engine speichern wir für jedes Bild eine Pyramide mit Daten: Die Basisebene der Pyramide enthält die Originaldaten in ihrer nativen Auflösung und in den höheren Ebenen der Pyramide werden Übersichtsdaten mit reduzierter Auflösung gespeichert. Diese Ebenen der Pyramide werden durch affine Transformationen beschrieben, deren Skalierungen sich um aufeinanderfolgende Faktoren von zwei unterscheiden.

Sammlungen und Ordner

Bilder sind oft in großen Sammlungen von Daten enthalten, z. B. in einer Sammlung aller Bilder, die von einem bestimmten Satelliten aufgenommen wurden, oder in einer Sammlung globaler Temperaturschätzungen im Zeitverlauf. Earth Engine erstellt Metadatenindizes, mit denen Sie die Bilder in Sammlungen anhand ihrer Metadaten filtern oder abfragen können, einschließlich der Filterung nach Standort und Zeit. Normalerweise haben alle Bilder in einer Sammlung dieselbe Struktur, d.h. dieselben Bänder und dieselben Metadateneigenschaften.

Bilder und Sammlungen sind selbst in einer Hierarchie von Ordnern organisiert. Ein Ordner ist wie ein gewöhnlicher Ordner oder ein Verzeichnis in einem herkömmlichen Dateisystem: Er ist ein einfacher Container für andere Assets, d.h. für Bilder, Sammlungen und andere Ordner. Nicht alle Bilder sind in Sammlungen enthalten. Einige Datasets, z. B. ein bestimmtes globales Geländemodell, bestehen möglicherweise nur aus einem einzigen Bild. Unabhängig davon wird jedes Asset eindeutig durch einen bestimmten Pfad identifiziert, der seinen Speicherort im Earth Engine-Datenkatalog angibt.