Sugarcane / app.py
Esmaeilkianii's picture
Create app.py
a8f5b1f verified
raw
history blame
23 kB
import streamlit as st
import ee
import folium
import pandas as pd
import numpy as np
from streamlit_folium import folium_static
from datetime import date, timedelta
import json
import geemap.foliumap as geemap
from fpdf import FPDF
import io
import base64
from PIL import Image
import plotly.graph_objects as go
from plotly.subplots import make_subplots
import plotly.express as px
# تنظیمات اولیه
st.set_page_config(page_title="سامانه پایش هوشمند مزارع نیشکر", layout="wide", initial_sidebar_state="expanded")
# تنظیمات ظاهری برای متون فارسی
st.markdown("""
<style>
@font-face {
font-family: 'Vazir';
src: url('https://cdn.jsdelivr.net/gh/rastikerdar/[email protected]/dist/Vazir-Regular.woff2');
}
.css-1d391kg, .css-1lcbmhc {
font-family: 'Vazir', sans-serif;
}
</style>
""", unsafe_allow_html=True)
# تنظیمات Earth Engine
service_account = 'dehkhodamap-e9f0da4ce9f6514021@ee-esmaeilkiani13877.iam.gserviceaccount.com'
key_json = {
"type": "service_account",
"project_id": "ee-esmaeilkiani13877",
"private_key_id": "cfdea6eaf4115cb6462626743e4b15df85fd0c7f",
"private_key": "-----BEGIN PRIVATE KEY-----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\nLa4DJE9BagGdVNTDtynBhKhZ\n-----END PRIVATE KEY-----\n",
"client_email": "dehkhodamap-e9f0da4ce9f6514021@ee-esmaeilkiani13877.iam.gserviceaccount.com",
"client_id": "113062529451626176784",
"auth_uri": "https://accounts.google.com/o/oauth2/auth",
"token_uri": "https://oauth2.googleapis.com/token",
"auth_provider_x509_cert_url": "https://www.googleapis.com/oauth2/v1/certs",
"client_x509_cert_url": "https://www.googleapis.com/robot/v1/metadata/x509/dehkhodamap-e9f0da4ce9f6514021%40ee-esmaeilkiani13877.iam.gserviceaccount.com",
"universe_domain": "googleapis.com"
}
# تبدیل دیکشنری به رشته JSON
key_json_str = json.dumps(key_json)
# ایجاد اعتبارنامه و راه‌اندازی Earth Engine
credentials = ee.ServiceAccountCredentials(service_account, key_data=key_json_str)
ee.Initialize(credentials)
# تعریف توابع کمکی
@st.cache_data
def load_farm_data():
"""بارگذاری اطلاعات مزارع"""
try:
return pd.read_csv("پایگاه داده (1).csv")
except Exception as e:
st.error(f"خطا در بارگذاری اطلاعات مزارع: {str(e)}")
return None
@st.cache_data
def load_farm_coordinates():
"""بارگذاری مختصات مزارع"""
try:
return pd.read_csv("tableConvert.com_wftamx (1).csv")
except Exception as e:
st.error(f"خطا در بارگذاری مختصات مزارع: {str(e)}")
return None
@st.cache_data
def get_safe_index_value(_image, index_type, band_selection, _farm_geometry, image_date, farm_coords):
"""محاسبه ایمن شاخص‌های گیاهی"""
if _image is None:
return None
try:
if index_type == "MSAVI":
index_image = _image.expression(
"(2 * NIR + 1 - sqrt((2 * NIR + 1) ** 2 - 8 * (NIR - RED))) / 2",
{"NIR": _image.select("B8"), "RED": _image.select("B4")}
).rename("MSAVI")
else:
bands = band_selection[index_type]
if all(band in _image.bandNames().getInfo() for band in bands):
index_image = _image.normalizedDifference(bands).rename(index_type)
else:
return None
mean_value = index_image.reduceRegion(
reducer=ee.Reducer.mean(),
geometry=_farm_geometry,
scale=10
).get(index_type if index_type != "MSAVI" else "MSAVI").getInfo()
return mean_value if mean_value is not None else 0
except Exception as e:
st.error(f"خطا در محاسبه شاخص {index_type} برای تاریخ {image_date}: {str(e)}")
return 0
def calculate_lai(ndvi):
"""محاسبه شاخص سطح برگ"""
return -1.325 + 6.331 * ndvi - 2.239 * (ndvi ** 2)
@st.cache_data
def get_weekly_average_ndvi(_farm_geometry, start_date, end_date, farm_coords):
"""محاسبه میانگین هفتگی NDVI"""
s2_collection = ee.ImageCollection("COPERNICUS/S2") \
.filterDate(start_date, end_date) \
.filterBounds(_farm_geometry) \
.filter(ee.Filter.lt('CLOUDY_PIXEL_PERCENTAGE', 20))
def calculate_ndvi(image):
ndvi = image.normalizedDifference(['B8', 'B4']).rename('NDVI')
return image.addBands(ndvi)
ndvi_collection = s2_collection.map(calculate_ndvi)
weekly_ndvi = ndvi_collection.select('NDVI').mean()
mean_ndvi = weekly_ndvi.reduceRegion(
reducer=ee.Reducer.mean(),
geometry=_farm_geometry,
scale=10
).get('NDVI').getInfo()
return mean_ndvi
@st.cache_data
def perform_clustering(_farm_geometry, start_date, end_date, farm_coords):
"""انجام خوشه‌بندی بر اساس NDVI"""
s2_collection = ee.ImageCollection("COPERNICUS/S2") \
.filterDate(start_date, end_date) \
.filterBounds(_farm_geometry) \
.filter(ee.Filter.lt('CLOUDY_PIXEL_PERCENTAGE', 20))
composite = s2_collection.median()
ndvi = composite.normalizedDifference(['B8', 'B4']).rename('NDVI')
training = ndvi.sample(
region=_farm_geometry,
scale=10,
numPixels=100
)
clusterer = ee.Clusterer.wekaKMeans(3).train(training)
result = ndvi.cluster(clusterer)
return result
def create_heatmap(df, index_type):
"""ایجاد نقشه حرارتی برای شاخص مورد نظر"""
pivot_df = df.pivot("name", "date", index_type)
fig = px.imshow(pivot_df,
labels=dict(x="تاریخ", y="نام مزرعه", color=index_type),
x=pivot_df.columns,
y=pivot_df.index,
color_continuous_scale="RdYlGn")
fig.update_layout(
title=f"نقشه حرارتی {index_type}",
font=dict(family="Vazir"),
height=600,
margin=dict(l=50, r=50, t=50, b=50)
)
return fig
def create_comparison_chart(df, farm1, farm2, index_type):
"""ایجاد نمودار مقایسه‌ای بین دو مزرعه"""
df_farm1 = df[df['name'] == farm1]
df_farm2 = df[df['name'] == farm2]
fig = go.Figure()
fig.add_trace(go.Scatter(x=df_farm1['date'], y=df_farm1[index_type], name=farm1, mode='lines+markers'))
fig.add_trace(go.Scatter(x=df_farm2['date'], y=df_farm2[index_type], name=farm2, mode='lines+markers'))
fig.update_layout(
title=f"مقایسه {index_type} بین {farm1} و {farm2}",
xaxis_title="تاریخ",
yaxis_title=index_type,
font=dict(family="Vazir"),
legend_title="مزرعه",
height=500,
margin=dict(l=50, r=50, t=50, b=50)
)
return fig
def generate_pdf_report(farm_info, index_values, lai_values, date_list):
"""تولید گزارش PDF"""
pdf = FPDF()
pdf.add_page()
pdf.add_font('Vazir', '', 'Vazir-Regular.ttf', uni=True)
pdf.set_font('Vazir', '', 14)
pdf.cell(200, 10, txt="گزارش وضعیت مزرعه", ln=True, align='C')
pdf.cell(200, 10, txt=f"نام مزرعه: {farm_info['مزرعه']}", ln=True)
pdf.cell(200, 10, txt=f"سن مزرعه: {farm_info['سن']} سال", ln=True)
pdf.cell(200, 10, txt=f"نوع محصول: {farm_info['واریته']}", ln=True)
# اضافه کردن نمودارها
for index in index_values.keys():
plt.figure(figsize=(10, 6))
plt.plot(date_list, index_values[index], marker='o')
plt.title(f"روند تغییرات {index}")
plt.xlabel("تاریخ")
plt.ylabel("مقدار شاخص")
plt.xticks(rotation=45)
img_buffer = io.BytesIO()
plt.savefig(img_buffer, format='png')
img_buffer.seek(0)
pdf.image(img_buffer, x=10, y=None, w=190)
plt.close()
# اضافه کردن توضیحات تحلیلی
pdf.cell(200, 10, txt="تحلیل وضعیت مزرعه:", ln=True)
latest_ndvi = index_values['NDVI'][-1]
latest_ndwi = index_values['NDWI'][-1]
if latest_ndvi > 0.5:
pdf.cell(200, 10, txt="وضعیت پوشش گیاهی مطلوب است.", ln=True)
elif latest_ndvi > 0.3:
pdf.cell(200, 10, txt="وضعیت پوشش گیاهی متوسط است.", ln=True)
else:
pdf.cell(200, 10, txt="وضعیت پوشش گیاهی نامطلوب است.", ln=True)
if latest_ndwi > 0.2:
pdf.cell(200, 10, txt="وضعیت آب گیاه مطلوب است.", ln=True)
elif latest_ndwi > 0:
pdf.cell(200, 10, txt="وضعیت آب گیاه متوسط است.", ln=True)
else:
pdf.cell(200, 10, txt="احتمال تنش آبی وجود دارد.", ln=True)
return pdf.output(dest='S').encode('latin-1')
# تابع اصلی برنامه
def main():
st.title("سامانه پایش هوشمند مزارع نیشکر")
# بارگذاری اطلاعات مزارع
df = load_farm_data()
farm_coords = load_farm_coordinates()
if df is None or farm_coords is None:
return
# تعریف شاخص‌ها و باندها
band_selection = {
"NDVI": ["B8", "B4"],
"NDRE": ["B8", "B5"],
"NDWI": ["B3", "B8"],
"NDMI": ["B8", "B11"],
"MSAVI": ["B8", "B4"]
}
# تعریف اطلاعات شاخص‌ها
index_info = {
"NDVI": {
"description": "شاخص تفاضل نرمال شده پوشش گیاهی",
"ranges": [
{"range": "کمتر از 0.1", "meaning": "خاک لخت یا آب", "color": "قرمز"},
{"range": "0.1 تا 0.3", "meaning": "پوشش گیاهی کم", "color": "نارنجی"},
{"range": "0.3 تا 0.5", "meaning": "پوشش گیاهی متوسط", "color": "زرد"},
{"range": "0.5 تا 0.7", "meaning": "پوشش گیاهی خوب", "color": "سبز روشن"},
{"range": "بیشتر از 0.7", "meaning": "پوشش گیاهی بسیار خوب", "color": "سبز تیره"}
]
},
"NDRE": {
"description": "شاخص تفاضل نرمال شده لبه قرمز",
"ranges": [
{"range": "کمتر از 0.1", "meaning": "گیاه تحت تنش یا خاک لخت", "color": "قرمز"},
{"range": "0.1 تا 0.2", "meaning": "گیاه با سلامتی کم", "color": "نارنجی"},
{"range": "0.2 تا 0.3", "meaning": "گیاه با سلامتی متوسط", "color": "زرد"},
{"range": "0.3 تا 0.4", "meaning": "گیاه سالم", "color": "سبز روشن"},
{"range": "بیشتر از 0.4", "meaning": "گیاه بسیار سالم", "color": "سبز تیره"}
]
},
"NDWI": {
"description": "شاخص تفاضل نرمال شده آب",
"ranges": [
{"range": "کمتر از 0", "meaning": "خشکی شدید", "color": "قرمز"},
{"range": "0 تا 0.2", "meaning": "خشکی متوسط", "color": "نارنجی"},
{"range": "0.2 تا 0.4", "meaning": "رطوبت کافی", "color": "زرد"},
{"range": "0.4 تا 0.6", "meaning": "رطوبت خوب", "color": "آبی روشن"},
{"range": "بیشتر از 0.6", "meaning": "آب آزاد یا رطوبت بسیار بالا", "color": "آبی تیره"}
]
},
"NDMI": {
"description": "شاخص تفاضل نرمال شده رطوبت",
"ranges": [
{"range": "کمتر از 0", "meaning": "خشکی شدید", "color": "قرمز"},
{"range": "0 تا 0.2", "meaning": "خشکی متوسط", "color": "نارنجی"},
{"range": "0.2 تا 0.4", "meaning": "رطوبت کافی", "color": "زرد"},
{"range": "0.4 تا 0.6", "meaning": "رطوبت خوب", "color": "سبز روشن"},
{"range": "بیشتر از 0.6", "meaning": "رطوبت بسیار بالا", "color": "سبز تیره"}
]
},
"MSAVI": {
"description": "شاخص تعدیل شده خاک-پوشش گیاهی",
"ranges": [
{"range": "کمتر از 0.1", "meaning": "خاک لخت یا آب", "color": "قرمز"},
{"range": "0.1 تا 0.3", "meaning": "پوشش گیاهی کم", "color": "نارنجی"},
{"range": "0.3 تا 0.5", "meaning": "پوشش گیاهی متوسط", "color": "زرد"},
{"range": "0.5 تا 0.7", "meaning": "پوشش گیاهی خوب", "color": "سبز روشن"},
{"range": "بیشتر از 0.7", "meaning": "پوشش گیاهی بسیار خوب", "color": "سبز تیره"}
]
}
}
# نمایش روزهای هفته
days_of_week = ["شنبه", "یکشنبه", "دوشنبه", "سه‌شنبه", "چهارشنبه", "پنج‌شنبه"]
selected_day = st.selectbox("انتخاب روز هفته", days_of_week)
# فیلتر کردن مزارع بر اساس روز انتخاب شده
farms_of_day = df[df['روز'] == selected_day]
# نمایش جدول مزارع روز انتخاب شده
st.subheader(f"مزارع روز {selected_day}")
st.dataframe(farms_of_day)
# انتخاب مزرعه
selected_farm = st.sidebar.selectbox("انتخاب مزرعه", farms_of_day["مزرعه"].unique())
farm_info = farms_of_day[farms_of_day["مزرعه"] == selected_farm].iloc[0]
# یافتن مختصات مزرعه انتخاب شده
farm_coordinate = farm_coords[farm_coords["name"] == selected_farm].iloc[0]
# تعریف هندسه مزرعه با استفاده از طول و عرض جغرافیایی
farm_geometry = ee.Geometry.Point([farm_coordinate['longitude'], farm_coordinate['latitude']])
farm_coords_str = f"{farm_coordinate['longitude']},{farm_coordinate['latitude']}"
# ایجاد یک بافر اطراف نقطه مرکزی مزرعه (مثلاً به شعاع 100 متر)
farm_geometry = farm_geometry.buffer(100)
# انتخاب شاخص
index_type = st.sidebar.selectbox("انتخاب شاخص گیاهی", list(band_selection.keys()))
# نمایش توضیحات شاخص
st.sidebar.markdown(f"### توضیحات {index_type}")
st.sidebar.markdown(index_info[index_type]["description"])
st.sidebar.markdown("### راهنمای تفسیر")
for range_info in index_info[index_type]["ranges"]:
st.sidebar.markdown(f"- **{range_info['range']}**: {range_info['meaning']} ({range_info['color']})")
if st.sidebar.button("نمایش نقشه و تحلیل"):
try:
# محاسبه تاریخ‌های مورد نیاز
end_date = date.today()
start_date = end_date - timedelta(days=10) # 10 روز اخیر
date_list = [start_date + timedelta(days=x) for x in range(11)]
# دریافت تصاویر و محاسبه شاخص‌ها
with st.spinner('در حال پردازش اطلاعات...'):
index_values = {index: [] for index in band_selection.keys()}
for single_date in date_list:
date_str = single_date.strftime("%Y-%m-%d")
next_date = (single_date + timedelta(days=1)).strftime("%Y-%m-%d")
try:
s2_collection = ee.ImageCollection("COPERNICUS/S2")\
.filterDate(date_str, next_date)\
.filterBounds(farm_geometry)\
.filter(ee.Filter.lt('CLOUDY_PIXEL_PERCENTAGE', 20))
if s2_collection.size().getInfo() > 0:
s2 = s2_collection.first()
for index in band_selection.keys():
value = get_safe_index_value(s2, index, band_selection, farm_geometry, date_str, farm_coords_str)
index_values[index].append(value)
else:
for index in band_selection.keys():
index_values[index].append(None)
except Exception as e:
st.error(f"خطا در پردازش تاریخ {date_str}: {str(e)}")
for index in band_selection.keys():
index_values[index].append(None)
# محاسبه میانگین هفتگی NDVI
weekly_ndvi = get_weekly_average_ndvi(farm_geometry, start_date.strftime("%Y-%m-%d"), end_date.strftime("%Y-%m-%d"), farm_coords_str)
st.sidebar.write(f"میانگین هفتگی NDVI: {weekly_ndvi:.2f}")
# محاسبه بیشترین و کمترین رشد در 10 روز اخیر
ndvi_values = index_values['NDVI']
ndvi_changes = [ndvi_values[i+1] - ndvi_values[i] for i in range(len(ndvi_values)-1) if ndvi_values[i] is not None and ndvi_values[i+1] is not None]
if ndvi_changes:
max_growth = max(ndvi_changes)
min_growth = min(ndvi_changes)
max_growth_date = date_list[ndvi_changes.index(max_growth) + 1]
min_growth_date = date_list[ndvi_changes.index(min_growth) + 1]
st.sidebar.write(f"بیشترین رشد: {max_growth:.2f} در تاریخ {max_growth_date.strftime('%Y-%m-%d')}")
st.sidebar.write(f"کمترین رشد: {min_growth:.2f} در تاریخ {min_growth_date.strftime('%Y-%m-%d')}")
# نمایش نمودارها
st.subheader("روند تغییرات شاخص‌ها در 10 روز اخیر")
fig = make_subplots(rows=len(band_selection), cols=1, shared_xaxes=True, vertical_spacing=0.05)
for i, (index, values) in enumerate(index_values.items(), start=1):
fig.add_trace(go.Scatter(x=date_list, y=values, name=index, mode='lines+markers'), row=i, col=1)
fig.update_yaxes(title_text=index, row=i, col=1)
fig.update_layout(height=200*len(band_selection), width=800, title_text="روند تغییرات شاخص‌ها", showlegend=False)
st.plotly_chart(fig)
# نمایش نقشه NDVI
st.subheader("نقشه NDVI")
Map = geemap.Map(center=[farm_coordinate['latitude'], farm_coordinate['longitude']], zoom=15)
# محاسبه NDVI برای آخرین تصویر
last_image = s2_collection.sort('system:time_start', False).first()
if last_image:
ndvi = last_image.normalizedDifference(['B8', 'B4']).rename('NDVI')
# تنظیمات نمایش NDVI
vis_params = {
'min': 0,
'max': 1,
'palette': ['red', 'yellow', 'green']
}
# اضافه کردن لایه NDVI به نقشه
Map.addLayer(ndvi.clip(farm_geometry.buffer(500)), vis_params, 'NDVI')
# اضافه کردن نشانگر مزرعه
Map.add_marker(location=[farm_coordinate['latitude'], farm_coordinate['longitude']], popup=farm_info['مزرعه'])
# نمایش نقشه
Map.to_streamlit(height=400)
# نمایش نقشه حرارتی
st.subheader("نقشه حرارتی وضعیت مزارع")
heatmap_fig = create_heatmap(df, index_type)
st.plotly_chart(heatmap_fig)
# مقایسه بین مزارع
st.subheader("مقایسه بین مزارع")
farm1 = st.selectbox("انتخاب مزرعه اول", farms_of_day["مزرعه"].unique())
farm2 = st.selectbox("انتخاب مزرعه دوم", farms_of_day["مزرعه"].unique())
comparison_fig = create_comparison_chart(df, farm1, farm2, index_type)
st.plotly_chart(comparison_fig)
# تولید گزارش PDF
st.subheader("دریافت گزارش PDF")
if st.button("تولید گزارش PDF"):
pdf_report = generate_pdf_report(farm_info, index_values, calculate_lai(index_values['NDVI']), date_list)
st.download_button(
label="دانلود گزارش PDF",
data=pdf_report,
file_name=f"گزارش_{farm_info['مزرعه']}.pdf",
mime="application/pdf"
)
except Exception as e:
st.error(f"خطا در پردازش اطلاعات: {str(e)}")
if __name__ == "__main__":
main()