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Copernicus EMC-BUILT全球地表数据集

哥白尼计划（EMC）建成区产品（EMC-BUILT R2025A）提供2022年参考年份的高分辨率全球建成区地表、非住宅建筑和植被分布数据。该数据集是哥白尼计划首个基于Sentinel-2数据和深度学习架构的建成区数据产品，该数据集由欧盟委员会联合研究中心（JRC）作为哥白尼应急管理服务（CEMS）的一部分制作，旨在支持危机管理、灾害风险降低、城市规划和可持续发展监测。

该数据集采用改进的 U-Net 卷积神经网络 (CNN)，该网络基于 Sentinel-2 影像进行训练，并结合了全面的地理空间协变量，包括光谱指标、时间谐波以及来自多个开源数据源（OpenStreetMap、Microsoft Building Footprints、Google Open Buildings）的建筑物轮廓数据。该数据集提供三种核心产品，空间分辨率分别为： 10 米、100 米和 1000 米，以及 WGS84 坐标系下的 3/30 弧秒：建成区总面积、非住宅建成区面积以及建成区内的绿化率。所有产品均遵循开放且免费的数据访问政策，符合哥白尼计划的原则。

数据集制作方法：

EMC-BUILT 生产工作流程包括六个主要步骤：

• 数据预处理：计算2022年所有Sentinel-2 Level-1C影像的光谱和时间指标，包括谐波系数和百分位合成图。参考数据收集：汇集来自多个开放数据源（OSM、微软、谷歌）的全球建筑占地面积数据

• 模型训练：开发改进的 U-Net CNN模型，用于将 Sentinel-2 指标映射到建成区表面

• 预测：将训练好的模型应用于所有 Sentinel-2 数据块，并进行集成预测

• 后处理：集合平均、使用辅助指数（NDWI）进行误差校正

• 镶嵌和重投影：在 WGS84 坐标系中进行重投影到全球网格

• 植被信息层由NDVI指数中值导出，并在建成区周围设置 300 米缓冲区，以捕捉居民区及其周围的植被。

数据集特征：

范围	价值
空间分辨率	10米、100米、1000米
时间覆盖范围	2022年
地理覆盖范围	全球陆地面积（纬度 -60.9° 至 89.1°）
坐标系	世界 Mollweide (ESRI:54009), WGS84 (EPSG:4326)
数据格式	云优化 GeoTIFF (COG)
源数据	Sentinel-2 1C级影像
方法论	U-Net CNN 与随机森林 dasymetric 方法
更新频率	每两年一次

EMC -BUILT数据集提供了三个互补的数据集：

资产名称	描述	值范围	单位
EMC-BUILT-S	每个网格单元的总建筑面积	0-100（10米），0-10,000（100米），0-1,000,000（1000米）	平方米
EMC-BUILT-NRES	非住宅建筑面积（工业/商业）	0-100（10米），0-10,000（100米），0-1,000,000（1000米）	平方米
EMC-BUILT-GREENNESS	建成区内及周围的植被覆盖度（NDVI）	0-100	NDVI百分比

引用方式：

数据集：

Riffler, M., Leitner, A., Ralser, S., Poglitsch, E., Schleicher, C., Faucqueur, L., Pennec, A., Marconcini, M., Esch, T., Julea, A.M., Kemper, T., Politis, P., Melchiorri, M. (2025): EMC-BUILT R2025A – Exposure Mapping Component built-up surface grid, derived from Sentinel-2 year 2022. European Commission, Joint Research Centre (JRC) [Dataset]
doi: 10.2905/4cd8ccee-bfd1-48c5-9047-61c0343c41e9

论文：

Kemper, T., Politis, P., Mari Rivero, I., Riffler, M., Leitner, A. et al. (2025): Copernicus Exposure Mapping Component Built-up product 2022 - EMC-BUILT R2025,
Publications Office of the European Union, Luxembourg, JRC144315

GEE调用链接：

// Load the three EMC-BUILT products
var builtUpSurface = ee.ImageCollection("projects/earthengine-legacy/assets/projects/sat-io/open-datasets/ESA/CEMS/EMC-BUILT-S");
var nonResidential = ee.ImageCollection("projects/earthengine-legacy/assets/projects/sat-io/open-datasets/ESA/CEMS/EMC-BUILT-NRES");
var greenness = ee.ImageCollection("projects/earthengine-legacy/assets/projects/sat-io/open-datasets/ESA/CEMS/EMC-BUILT-GREENNESS");

01

—

GEE部分实现代码

//Shuffle the image collection to fetch random data
// Load the three EMC-BUILT products
var builtUpSurface = ee.ImageCollection("projects/earthengine-legacy/assets/projects/sat-io/open-datasets/ESA/CEMS/EMC-BUILT-S");
var nonResidential = ee.ImageCollection("projects/earthengine-legacy/assets/projects/sat-io/open-datasets/ESA/CEMS/EMC-BUILT-NRES");
var greenness = ee.ImageCollection("projects/earthengine-legacy/assets/projects/sat-io/open-datasets/ESA/CEMS/EMC-BUILT-GREENNESS");

// Get the mosaic image from each collection
var builtUp = builtUpSurface.mosaic();
var nres = nonResidential.mosaic();
var green = greenness.mosaic();

// Center on Barcelona, Spain
Map.setCenter(117.9278,37.47, 12);
Export.image.toDrive({
  image: builtUp.clip(roi),//选择导出影像的波段
  description: 'builtUp',//选择导出云盘的文件夹名称
  crs: "EPSG:4326",//坐标系
  scale: 100,//空间分辨率
  region: roi,//研究区
  maxPixels: 1e13,//最大像元个数
  folder: 'builtUp'
});

// Visualization parameters
var builtUpVis = {
  min: 0,
  max: 100,
  palette: ['white', 'yellow', 'orange', 'red', 'darkred']
};

var nresVis = {
  min: 0,
  max: 100,
  palette: ['white', 'lightblue', 'blue', 'darkblue', 'purple']
};

var greennessVis = {
  min: 50,
  max: 100,
  palette: ['brown', 'yellow', 'lightgreen', 'green', 'darkgreen']
};

// Add layers to map
Map.addLayer(green.mask(green.neq(0)), greennessVis, '绿度（NDVI%）');
Map.addLayer(builtUp.mask(builtUp.neq(0)), builtUpVis, '建筑面积（平方米）');
Map.addLayer(nres.mask(nres.neq(0)), nresVis, '非住宅建筑面积（平方米）');

// Calculate total built-up area in km² for the view
var areaKm2 = builtUp.multiply(ee.Image.pixelArea()).divide(1e6);
var stats = areaKm2.reduceRegion({
  reducer: ee.Reducer.sum(),
  geometry: Map.getBounds(true),
  scale: 100,
  maxPixels: 1e9
});

print('总建筑面积（平方公里）:', stats);

// Function to interpolate between colors
function interpolateColor(color1, color2, factor) {
  var result = color1.slice();
  for (var i = 0; i < 3; i++) {
    result[i] = Math.round(result[i] + factor * (color2[i] - result[i]));
  }
  return result;
}

// Function to convert hex to RGB
function hexToRgb(hex) {
  var result = /^#?([a-f\d]{2})([a-f\d]{2})([a-f\d]{2})$/i.exec(hex);
  return result ? [
    parseInt(result[1], 16),
    parseInt(result[2], 16),
    parseInt(result[3], 16)
  ] : null;
}

// Function to convert color name to hex (basic colors)
function colorNameToHex(color) {
  var colors = {
    'white': '#FFFFFF', 'yellow': '#FFFF00', 'orange': '#FFA500', 
    'red': '#FF0000', 'darkred': '#8B0000', 'lightblue': '#ADD8E6',
    'blue': '#0000FF', 'darkblue': '#00008B', 'purple': '#800080',
    'brown': '#A52A2A', 'lightgreen': '#90EE90', 'green': '#008000',
    'darkgreen': '#006400'
  };
  return colors[color.toLowerCase()] || color;
}

// Function to create a continuous gradient legend
function createContinuousLegend(title, min, max, palette) {
  var legendPanel = ui.Panel({
    style: {
      padding: '8px 8px 4px 8px',
      margin: '0 0 8px 0'
    }
  });

  // Title
  var legendTitle = ui.Label({
    value: title,
    style: {
      fontWeight: 'bold',
      fontSize: '13px',
      margin: '0 0 4px 0',
      padding: '0'
    }
  });
  legendPanel.add(legendTitle);

  // Create gradient bar using many small panels
  var gradientBar = ui.Panel({
    layout: ui.Panel.Layout.Flow('horizontal'),
    style: {
      height: '20px',
      margin: '0 0 2px 0',
      border: '1px solid black',
      padding: '0'
    }
  });

  // Convert palette to RGB
  var rgbPalette = palette.map(function(color) {
    return hexToRgb(colorNameToHex(color));
  });

  // Create 100 segments for smooth gradient
  var numSegments = 100;
  for (var i = 0; i < numSegments; i++) {
    var position = i / (numSegments - 1);
    var segmentIndex = position * (rgbPalette.length - 1);
    var lowerIndex = Math.floor(segmentIndex);
    var upperIndex = Math.ceil(segmentIndex);
    var factor = segmentIndex - lowerIndex;

    var color = interpolateColor(rgbPalette[lowerIndex], rgbPalette[upperIndex], factor);
    var hexColor = '#' + color.map(function(c) {
      var hex = c.toString(16);
      return hex.length === 1 ? '0' + hex : hex;
    }).join('');

    var segment = ui.Panel({
      style: {
        backgroundColor: hexColor,
        width: '2px',
        height: '20px',
        margin: '0',
        padding: '0'
      }
    });
    gradientBar.add(segment);
  }

  legendPanel.add(gradientBar);

  // Labels panel
  var labelsPanel = ui.Panel({
    layout: ui.Panel.Layout.Flow('horizontal'),
    style: {
      width: '202px',
      margin: '0',
      padding: '0'
    }
  });

  var minLabel = ui.Label({
    value: min.toString(),
    style: {
      fontSize: '11px',
      textAlign: 'left',
      stretch: 'horizontal',
      margin: '0',
      padding: '0'
    }
  });

  var maxLabel = ui.Label({
    value: max.toString(),
    style: {
      fontSize: '11px',
      textAlign: 'right',
      stretch: 'horizontal',
      margin: '0',
      padding: '0'
    }
  });

  labelsPanel.add(minLabel);
  labelsPanel.add(maxLabel);
  legendPanel.add(labelsPanel);

  return legendPanel;
}

// Create legends for each layer
var greennessLegend = createContinuousLegend('EMC-BUILT-绿度', 50, 100, greennessVis.palette);
var builtUpLegend = createContinuousLegend('EMC-BUILT-建筑物', 0, 100, builtUpVis.palette);
var nresLegend = createContinuousLegend('EMC-BUILT-非住宅建筑', 0, 100, nresVis.palette);

// Combine all legends into one panel
var legendContainer = ui.Panel({
  widgets: [greennessLegend, builtUpLegend, nresLegend],
  layout: ui.Panel.Layout.Flow('vertical'),
  style: {
    position: 'bottom-right',
    padding: '8px',
    backgroundColor: 'white',
    border: '1px solid black'
  }
});

Map.add(legendContainer);

02

—

结果展示

区域展示1

区域展示2

区域展示3

区域展示4

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