原文：
www.kdnuggets.com/2022/03/building-geospatial-application-python-google-earth-engine-greppo.html
使用 Greppo 和 GEE 的最终网络应用。图像由作者提供。
Google Earth Engine 是数据科学家工具箱中处理地理空间数据的一个了不起的工具。然而，使用 GEE 代码编辑器构建网络应用需要一个陡峭的学习曲线。基于 JavaScript 的应用创建器对仅使用 Python 的数据科学家而言需要大量时间投入。
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Greppo 是弥补这一差距的完美工具。
在这篇博客文章中，我将使用 Greppo 构建一个流行的 GEE 用例（数字高程模型 DEM）的网络应用。我将带你了解 GEE 的基础知识、客户端-服务器模型、API 的工作原理以及 GEE 数据模型。了解这些背景后，文章将使用 Greppo 创建一个使用 GEE Python 接口的应用，并突出 Greppo 的思维模型和易用界面。
注意：这里的所有代码都是用 Python 编写的。它们从 文档** 中的 GEE 示例 JavaScript 代码移植而来**。
在开始之前，你需要获取 Google Earth Engine 的访问权限。请按 这里的说明进行注册 并获取访问权限。
这是一个关于 Greppo 的简要教程以及如何使用它：在 Python 中使用 Greppo 构建地理空间仪表板
接下来，让我们设置 Python 环境以安装依赖项。要了解什么是 Python 环境及如何设置它，阅读此处。将以下包安装到 Python 环境中。
pip install earthengine-api greppo网络应用的代码将放在 app.py 中，应用程序通过命令行使用命令 greppo serve app.py 提供和运行。
注意：要在命令行中运行greppo命令，你需要激活安装了 greppo 的 Python 环境。文件 app.py 可以重命名，但确保在运行命令greppo serve app.py时处于该文件所在的文件夹中，或者在相对文件夹结构greppo serve /demo/folder/app.py中。
Greppo 的 GitHub 仓库：github.com/greppo-io/greppo
如有任何问题，请通过GitHub上的“issues”或在Discord 频道联系我们。
要使用 Google Earth Engine，你需要创建一个服务帐户并获取与该帐户关联的访问密钥文件。这只需几分钟，但确保按照说明正确操作。请按照这里的说明进行操作。要使用服务帐户和密钥文件，请使用以下代码进行初始化。
注意：确保将 key-file.json 保存在其他位置，最好安全地保存在计算机的根文件夹中，并且不要提交到公共仓库中。
正如 GEE 的开发文档所说，Earth Engine 不像你之前用过的任何 GIS 或地理空间工具。GEE 主要是一个云平台，所有处理都在云端完成，而不是在你的机器上。你与 GEE 的互动仅仅是将指令翻译并发送到 GEE 的云平台。为了更好地理解这一点，我们需要深入了解 GEE 的客户端与服务器以及其惰性计算模型。
从我之前提到的开始，GEE 主要是一个云平台。它让你在云端进行所有处理。那么，你如何访问这些处理功能呢？
这里就是earthengine-api库发挥作用的地方。Python 包earthengine-api为客户端（也就是你）提供了作为服务器对象代理的对象，这些对象在云端传递和处理。
为了更好地理解客户端-服务器模型，我们以客户端中的字符串变量和服务器中的字符串变量为例。在客户端创建字符串并打印其类型时，我们得到的是 Python 的class str对象来表示字符串。如果我们想将字符串发送到服务器进行使用或操作，我们会使用ee.String将数据包装在一个代理容器中，这样服务器就可以读取。更具体地说，ee.objects是ee.computedObject，它是代理对象的父类。
client_string = 'I am a Python String object'
print(type(client_string))
server_string = ee.String('I am proxy ee String object!');
print(type(server_string))
代理对象不包含任何实际的数据或处理函数/算法。它们只是服务器（云平台）上对象的句柄，仅仅传达要在服务器上执行的指令。可以把它看作是使用代码与服务器沟通的一种方式，为此你需要将数据和指令包装在 ee.computedObject 特定类型的容器中。
当对数据进行循环或使用条件语句时，这种理解变得更加重要。要执行这些操作，需要将指令发送到服务器以执行。要了解这些是如何实现的，查看此页面 获取更多详细信息。
从上面的内容我们知道，earthengine-api 包仅用于向服务器发送指令。那么，执行是如何以及何时发生的呢？
客户端库 earthengine-api 将所有指令编译成 JSON 对象并发送到服务器。然而，这并不会立即执行。执行会被推迟，直到有请求结果。结果请求可以是 print 语句，或者是要显示的 image 对象。
这种按需计算会影响返回给客户端（即用户）的内容。earthengine-api 的结果是一个指向 GEE 瓦片服务器的 URL，其中包含需要提取的数据。因此，在提到的兴趣区域内的图像会被选择性地处理。兴趣区域由客户端显示中的地图的缩放级别和中心位置确定。当你移动和缩放时，图像会被处理并发送给客户端以供查看。因此，这些图像是惰性计算的。
使用 Greppo 显示和可视化 Earth Engine 图像对象是相当简单的，你只需要使用：app.ee_layer()。GEE 中存储地理空间数据的基本数据类型是，
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Image：Earth Engine 中的基本栅格数据类型。 -
ImageCollection：图像的堆叠或时间序列。 -
Geometry：Earth Engine 中的基本矢量数据类型。 -
Feature：带有属性的 Geometry。 -
FeatureCollection：一组特征。
了解 GEE 的客户端-服务器和惰性计算模型后，我们可以推测这些数据类型是按需处理的，在请求其可视化时。
通过一个例子来解释是最好的。首先，我们从 app 的搭建开始。你需要从 greppo 中导入 app 对象，因为它将是你与前端沟通的入口点。接下来，你需要 import ee，验证你的 Earth Engine 身份，并使用上述服务账户的凭据初始化你的会话。
接下来，让我们从目录中选择数据集。在这里，我们使用 USGS/SRTMGL1_003 获取数字高程图。我们首先需要为 DEM 图像数据中所有大于 0 的值获取一个地面掩码，为此我们使用 dem.get(0)。接下来，我们需要在 DEM 上应用掩码，只可视化土地区域，为此我们使用 dem.updateMask(dem.gt(0))，并将结果指定为我们要可视化的 ee_dem。由于所有数据存储为 int16（值在 32767 和 -32768 之间的矩阵），我们需要使用调色板来可视化矩阵。
要添加调色板，我们创建一个可视化参数对象，其中包含生成 RGM 或灰度图像的指令。在这里，我们使用包含以下 Hex 值的调色板：[‘006633’, ‘E5FFCC’, ‘662A00’, ‘D8D8D8’, ‘F5F5F5’]，并将其线性映射到指定的 min -> #006633 和 max -> #F5F5F5 对应的值。
注意：DEM 中存储的数据是栅格，表示为矩阵，每个单元格包含表示该单元格的点的海拔高度（单位：米）。
要在使用 Greppo 的 Web 应用程序中可视化此地图，你只需使用 app.ee_layer()。ee_object 是地球引擎图像对象，vis_param 是可视化参数字典，name 对应于在 Web 应用前端使用的唯一标识符，而 description 是可选的，用于向应用用户提供额外的说明。有关更多信息，请参见文档 此处。
上一步骤的 Web 应用视图。图片由作者提供。
到目前为止，我们只看到了如何在 Greppo 中可视化地球引擎对象。然而，Greppo 能够实现前端和后端之间的复杂交互。我们来举一个找到用户指定点的海拔高度的例子。我们将使用 Greppo 的三个 API 特性。
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app.display()：在前端显示文本或 Markdown。 -
app.number()：前端中的数字输入功能，供用户输入一个值。与之绑定的后端变量将更新为用户指定的值。 -
app.text()：前端中的文本输入功能，供用户输入一个值。与之绑定的后端变量将更新为用户指定的值。
有关更多详细信息，请参见 文档此处。
让我们开始使用 app.display（name 是唯一标识符，值是显示的文本，可以是多行字符串）来为 Web 应用用户显示一些文本。之后，让我们创建两个数字输入框，每个用于输入点的经度和纬度，使用 app.number()。
app.number() 接受名称（前端显示的标识符）和值（此元素的默认值）。接下来，我们还将创建一个文本输入框，用于获取点的名称，使用app.text()，并将name和value作为app.number()中提到的参数。
使用该点的纬度和经度，我们现在可以创建一个带有可视化参数color: ‘red’的地球引擎 Geometry 对象。我们可以使用上述提到的app.ee_layer()来显示这个对象。
要查找该点的高程，我们使用sample方法在 DEM 对象上进行地球引擎操作。我们在 DEM 中对该点进行采样以获取 DEM 的属性。我们从输出中获取第一个点，并使用.get方法查找与高程属性相关的值。最后，我们组合一个多行字符串来显示输出。
注：要在初始加载时将地图居中于某个点并设置缩放级别，请使用app.map(center=[lat, lon], zoom=level)。
带有交互功能的 Web 应用视图。图像由作者提供。
我们的目标是使用 Python 完全创建一个 Web 应用，利用 Google Earth Engine 的数据和计算功能以及 Greppo 的 Web 应用开发库。我们了解了 GEE 的工作原理，了解了如何将 Greppo 与 GEE 集成。学会使用app.ee_layer(), app.display(), app.number() 和 app.text()来创建一个完整的 Web 应用，实现前端和后端的全程通信。
演示的所有文件可以在这里找到： github.com/greppo-io/greppo-demo/tree/main/ee-demo
查看GitHub 库：这里，了解 Greppo 的最新动态。如果发现错误、问题或需要功能请求，请通过Discord 频道联系，或在 GitHub 上提出问题。用 Greppo 构建了什么？在 GitHub 上发布它。
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GitHub 库：
github.com/greppo-io/greppo -
文档：
docs.greppo.io/ -
网站：
greppo.io/
Adithya Krishnan (@krish_adi_) 是一名科学家、开发者、创始人和攀登者。他对构建 Web 应用、云服务、数据科学以及 AI/ML 项目感兴趣。 了解更多。