geemap یک کتابخانه متن‌باز برای زبان برنامه‌نویسی پایتون است که پلی قدرتمند میان پلتفرم گوگل ارث انجین (Google Earth Engine – GEE) و اکوسیستم محبوب پایتون ایجاد می‌کند. با استفاده از این بسته، می‌توانید تحلیل‌های مکانی پیچیده و در مقیاس سیاره‌ای را مستقیماً در محیط تعاملی نوت‌بوک‌های جوپیتر (Jupyter Notebooks) اجرا کنید.
geemap نمایانگر یک تحول بزرگ در دنیای سنجش از دور است: گذار از نرم‌افزارهای سنتی جی‌آی‌اس (GIS) دسکتاپ به قدرت رایانش ابری (Cloud Computing). این ویژگی به شما اجازه می‌دهد تا مجموعه داده‌های عظیم (در حد پتابایت) را بدون نیاز به سخت‌افزارهای گران‌قیمت یا فضای ذخیره‌سازی محلی، به شکلی کارآمد پردازش کنید.
در ادامه، با قابلیت‌های کلیدی این ابزار شگفت‌انگیز بیشتر آشنا می‌شویم.
هدف اصلی و کاربرد کلیدی
geemapیک رابط برنامه‌نویسی کاربردی (API) ساده و قدرتمند برای مصورسازی و تحلیل داده ماهواره‌ای در محیط پایتون فراهم می‌کند و دسترسی مستقیم به تمام ظرفیت‌های پلتفرم ارث انجین را ممکن می‌سازد.- این کتابخانه با اتصال پایتون به پلتفرم محاسباتی عظیم GEE، فرآیند تحلیل پتابایت‌ها تصویر ماهواره‌ای و داده‌های مکانی را در بستر ابری به شدت ساده و بهینه می‌کند.
- هدف اصلی آن، ساده‌سازی و تسریع کار با گوگل ارث انجین برای تمام کاربران پایتون، از مبتدی تا حرفه‌ای، است.
ویژگی‌ها و قابلیت‌های کلیدی
۱. نقشه‌ها و ابزارهای تعاملی (Interactive Maps & Tools)
- ایجاد نقشه تعاملی:
geemapبر پایه کتابخانهipyleafletساخته شده و به شما امکان می‌دهد نقشه‌های تعاملی و پویا بسازید. - مدیریت نقشه‌های پایه (Basemaps): صدها نقشه پایه داخلی و امکان افزودن نقشه‌های گوگل به صورت دستی در دسترس شماست. یک ابزار انتخاب‌گر به شما اجازه می‌دهد به راحتی بین نقشه‌ها جابجا شوید.
- مدیریت لایه‌ها (Layer Manager): کنترل کامل بر روی نمایش، شفافیت و ترتیب لایه‌ها، شامل تصاویر تک‌باندی، چندباندی و لایه‌های وکتوری (
FeatureCollection). - ابزار بازرسی (Inspector): با یک کلیک بر روی هر نقطه از نقشه، اطلاعات و مقادیر لایه‌های ارث انجین را در آن نقطه استعلام کنید.
- ابزار ترسیم (Draw Control): اشکال هندسی (نقطه، خط، پلی‌گون) را مستقیماً روی نقشه ترسیم کنید. این اشکال به طور خودکار به آبجکت‌های ارث انجین تبدیل شده و برای تحلیل در دسترس قرار می‌گیرند (از طریق
m.user_roiیاm.user_rois). - ابزار رسم نمودار (Plotting Tool): لایه‌های داده را به صورت‌های مختلفی مانند خوشه‌های نشانگر (Marker Clusters) یا نمودارهای میله‌ای مصورسازی کنید.
- راهنمای نقشه (Legend): برای درک بهتر داده‌ها، راهنمای نقشه (مانند راهنمای کاربری اراضی NLCD) یا راهنمای سفارشی خود را به نقشه اضافه کنید.
- نوار رنگی (Color Bar): برای داده‌های پیوسته مانند مدل رقومی ارتفاع (DEM)، نوارهای رنگی با قابلیت تنظیم کامل اضافه کنید.
- نقشه‌های دو پنلی (Split-panel): دو لایه یا دو بازه زمانی مختلف را در کنار هم مقایسه کنید؛ ابزاری ایده‌آل برای پایش تغییرات.
- نقشه‌های متصل (Linked Maps): شبکه‌ای از نقشه‌ها را ایجاد کنید که به صورت هماهنگ حرکت کرده و بزرگنمایی می‌شوند؛ مناسب برای نمایش ترکیبات باندی مختلف از یک تصویر.
- تحلیل سری زمانی (Time Series Inspector): با استفاده از ابزارهای بازرس و اسلایدر زمانی، داده‌های زمانی مانند تصاویر سنتینل-۲ یا داده‌های آب و هوایی را در طول زمان بررسی و مصورسازی کنید.
۲. دسترسی و پردازش داده‌ها (Data Access & Manipulation)
- دسترسی به کاتالوگ GEE: به کاتالوگ عظیم داده‌های ارث انجین (بیش از ۱۰۰ پتابایت داده) مستقیماً از داخل
geemapدسترسی داشته باشید و جستجو کنید. - پردازش داده‌های رستری (Raster): تصاویر (
Image) و مجموعه‌تصاویر (ImageCollection) را بارگذاری، فیلتر و تحلیل کنید. - پردازش داده‌های وکتوری (Vector): مجموعه عوارض (
FeatureCollection) را مشابه شیپ‌فایل‌ها بارگذاری، فیلتر (بر اساس مکان، تاریخ و ویژگی‌ها) و تحلیل کنید. - تبدیل فرمت داده: به راحتی داده‌های خود را از فرمت‌های رایج مانند
Shapefile،GeoJSONوGeoPandas GeoDataFrameبه آبجکت‌های ارث انجین تبدیل کرده و برعکس. - تحلیل‌های پیشرفته: محاسبات آمار منطقه‌ای (Zonal Statistics)، استخراج مقادیر پیکسل، و اجرای عملیات جبر نقشه (Map Algebra) برای محاسبه شاخص‌هایی مانند NDVI و EVI را به سادگی انجام دهید.
۳. خروجی داده‌ها (Data Export)
- تصاویر و مجموعه‌تصاویر را با فرمت GeoTIFF به صورت محلی یا در Google Drive خود ذخیره کنید.
- لایه‌های وکتوری را در فرمت‌های Shapefile ،GeoJSON یا CSV خروجی بگیرید.
۴. انیمیشن‌های تایم‌لپس (Timelapse Animations)
- توابع تخصصی
geemapبه شما امکان می‌دهند انیمیشن‌های تایم‌لپس خیره‌کننده از پدیده‌هایی مانند رشد شهری، جنگل‌زدایی، دینامیک رودخانه‌ها و آتش‌سوزی‌ها با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای Landsat ,Sentinel-2 ,MODIS و GOES بسازید.
۵. رسم نمودار (Charting)
- با استفاده از جعبه ابزار داخلی
geemap، انواع نمودارها مانند سری‌های زمانی، هیستوگرام و نمودارهای پراکندگی را از داده‌های رستری و وکتوری خود استخراج و رسم کنید.
geemap در گوگل کولب؛ مزایا و نقاط قوت
- شروع فوری بدون نیاز به نصب: در محیط گوگل کولب (Google Colab)، کتابخانه‌های
geemap،GeoPandasوGDALاز پیش نصب شده‌اند. فقط کافی است کدنویسی را آغاز کنید. - دسترسی رایگان به سخت‌افزار قدرتمند: از توان پردازشی GPU و TPU گوگل برای پردازش‌های سنگین و اجرای مدل‌های یادگیری ماشین به صورت رایگان بهره‌مند شوید.
- اشتراک‌گذاری و همکاری آسان: پروژه‌ها و تحلیل‌های خود را به سادگی یک فایل Google Doc با دیگران به اشتراک بگذارید.
- بدون محدودیت سخت‌افزاری و ذخیره‌سازی: با بزرگ‌ترین مجموعه داده‌های مکانی دنیا کار کنید، بدون آنکه نگران محدودیت‌های سخت‌افزاری سیستم خود باشید.
- تحلیل‌های تکرارپذیر: محیط کاری خود را به گونه‌ای به اشتراک بگذارید که دیگران بتوانند تحلیل‌های شما را دقیقاً بازسازی کنند.
نصب و راه‌اندازی
geemapدر محیط گوگل کولب از پیش نصب شده است.- برای نصب یا به‌روزرسانی در سایر محیط‌ها، از دستور
pip install geemapاستفاده کنید. - پیش از شروع کار، باید با حساب گوگل خود احراز هویت کرده و جلسه ارث انجین را به یک پروژه گوگل کلود (Google Cloud Project) متصل نمایید.
آموزش جامع سنجش از دور و GIS با پایتون
دو کتاب مرتبط برای یادگیری و کسب تجربه عملی در زمینه سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) با استفاده از زبان برنامه‌نویسی پایتون و کتابخانه قدرتمند geemap:
