تحليل الفيضانات باستخدام Sentinel-1 وGoogle Earth Engine

تعرف على كيفية استخدام Google Earth Engine لتحليل الفيضانات باستخدام صور Sentinel-1 مع كود عملي وشرح شامل للخطوات.

 سنستعرض في هذا الموضوع كيفية استخدام Google Earth Engine لتحليل الفيضانات باستخدام بيانات القمر الصناعي Sentinel-1 GRD. يمكن لهذا النهج أن يساعد الباحثين والمحللين البيئيين على تحديد المناطق المتأثرة بالفيضانات من خلال مقارنة البيانات قبل وبعد الفيضانات.

مقدمة إلى Sentinel-1 GRD

يعتبر Sentinel-1 GRD جزءا من مبادرة Copernicus التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية، ويوفر بيانات رادارية عالية الدقة تستخدم في مراقبة الأرض. أحد أهم استخدامات بيانات Sentinel-1 هو الكشف عن المياه السطحية وتحديد المناطق المتأثرة بالفيضانات، نظرًا لقدرة الرادار على اختراق السحب والعمل في جميع الظروف الجوية.

خطوات تحليل الفيضانات على Google Earth Engine

فيما يلي الكود المستخدم لتحليل الفيضانات باستخدام بيانات Sentinel-1 عبرGEE  Google Earth Engine :

// Define the region of interest (ROI)
// Load Sentinel-1 GRD data collection (pre-flood)
var sentinel1_pre = ee.ImageCollection('COPERNICUS/S1_GRD')
.filter(ee.Filter.eq('instrumentMode', 'IW'))
.filter(ee.Filter.eq('orbitProperties_pass', 'DESCENDING'))
.filter(ee.Filter.listContains('transmitterReceiverPolarisation', 'VV'))
.filterBounds(roi)
.filterDate('2015-01-01', '2015-12-30') // Adjust dates for pre-flood period
.mean(); // Average images if multiple are available
// Load Sentinel-1 GRD data collection (post-flood)
var sentinel1_post = ee.ImageCollection('COPERNICUS/S1_GRD')
.filter(ee.Filter.eq('instrumentMode', 'IW'))
.filter(ee.Filter.eq('orbitProperties_pass', 'DESCENDING'))
.filter(ee.Filter.listContains('transmitterReceiverPolarisation', 'VV'))
.filterDate('2023-01-01', '2023-12-30') // Adjust dates for post-flood period
.mean();
// Calculate the difference in backscatter
var diff = sentinel1_post.subtract(sentinel1_pre);
// Apply a threshold to detect water areas
var water = diff.lt(-1.5); // Adjust threshold as needed
// Display results
//Map.centerObject(roi, 10);
Map.addLayer(sentinel1_pre, {min: -30, max: -5}, 'Pre-flood VV');
Map.addLayer(sentinel1_post, {min: -30, max: -5}, 'Post-flood VV');

GEE Code with ROI

    
    // Define the region of interest (ROI)
var roi =
    /* color: #d63000 */
    /* displayProperties: [
      {
        "type": "rectangle"
      }
    ] */
    ee.Geometry.Polygon(
        [[[-3.649718063459977, 34.16985143344684],
          [-3.649718063459977, 34.03111781912093],
          [-3.320128219709977, 34.03111781912093],
          [-3.320128219709977, 34.16985143344684]]], null, false);
// Load Sentinel-1 GRD data collection (pre-flood)
var sentinel1_pre = ee.ImageCollection('COPERNICUS/S1_GRD')
.filter(ee.Filter.eq('instrumentMode', 'IW'))
.filter(ee.Filter.eq('orbitProperties_pass', 'DESCENDING'))
.filter(ee.Filter.listContains('transmitterReceiverPolarisation', 'VV'))
.filterBounds(roi)
.filterDate('2015-01-01', '2015-12-30') // Adjust dates for pre-flood period
.mean(); // Average images if multiple are available
// Load Sentinel-1 GRD data collection (post-flood)
var sentinel1_post = ee.ImageCollection('COPERNICUS/S1_GRD')
.filter(ee.Filter.eq('instrumentMode', 'IW'))
.filter(ee.Filter.eq('orbitProperties_pass', 'DESCENDING'))
.filter(ee.Filter.listContains('transmitterReceiverPolarisation', 'VV'))
.filterDate('2023-01-01', '2023-12-30') // Adjust dates for post-flood period
.mean();
// Calculate the difference in backscatter
var diff = sentinel1_post.subtract(sentinel1_pre);
// Apply a threshold to detect water areas
var water = diff.lt(-1.5); // Adjust threshold as needed
// Display results
//Map.centerObject(roi, 10);
Map.addLayer(sentinel1_pre, {min: -30, max: -5}, 'Pre-flood VV');
Map.addLayer(sentinel1_post, {min: -30, max: -5}, 'Post-flood VV');
    

مراحل تنفيذ الكود على GEE

1. تحديد منطقة الاهتمام (ROI): يبدأ التحليل بتحديد المنطقة الجغرافية التي ترغب في دراستها.

2. تحميل بيانات Sentinel-1 قبل الفيضانات: نقوم بتحميل مجموعة بيانات Sentinel-1 للفترة التي تسبق الفيضانات. يتم تصفية البيانات حسب وضع الأداة، نوع المدار، الاستقطاب، والفترة الزمنية المحددة. ثم نقوم بحساب المتوسط للصور المتاحة.

3. تحميل بيانات Sentinel-1 بعد الفيضانات: نكرر نفس الخطوات لتحميل البيانات الخاصة بالفترة بعد حدوث الفيضانات.

4. حساب الفرق في قوة الإرجاع الراداري: نقوم بطرح بيانات الفترة بعد الفيضانات من بيانات الفترة قبل الفيضانات، مما يمكننا من تحديد التغييرات التي قد تشير إلى وجود مياه سطحية ناتجة عن الفيضانات.

5. تطبيق عتبة للكشف عن المناطق المائية: يتم استخدام عتبة محددة للكشف عن المناطق التي انخفضت فيها قوة الإرجاع الراداري بشكل كبير، مما يشير إلى وجود مياه.

6. عرض النتائج: يتم عرض الطبقات المختلفة على الخريطة، بما في ذلك البيانات قبل وبعد الفيضانات ونتائج الكشف عن المياه.

استخدامات هذا التحليل

يعد هذا التحليل أداة قوية في مجال إدارة الكوارث وتخطيط الأراضي. يمكن للمحللين استخدامه لتقييم مدى تأثير الفيضانات، وتحديد المناطق المتضررة، وتوجيه جهود الإغاثة. كما يمكن استخدامه أيضًا لمراقبة التغيرات البيئية المرتبطة بالمياه السطحية.

يمكنكم الاطلاع على دروس Google Earth Engine GEE على اليوتوب من خلال الرابط التالي : 
 دروس Google Earth Engine GEE

---

إعداد: جمال شعوان | المصدر: GeoJamal بالعربية