栅格数据投影转换

2019-01-22 09:43:03 浏览数 (1)

使用GDAL提供的命令行工具进行转换

GDAL提供了gdalwarp命令可以方便地让我们进行影像拼接,重投影,裁剪,格式转换等功能

比如,我们需要将MODIS数据的Sinusoidal投影转为UTM投影,我们可以这样操作。

我需要转换的地区位于UTM的49度带内,我查看了一下其EPSG的编码为:EPSG:32649(WGS 84 / UTM zone 49N)

注:推荐大家一个网站,可以查阅各种投影的定义:http://spatialreference.org

然后,终端中执行如下命令:

gdalinfo MOD09A1.A2017361.h28v06.006.2018005034659.hdf (用于查看MODIS数据中的波段名称与地址,这里我们只转换第一波段)

gdalwarp -t_srs EPSG:32649 HDF4_EOS:EOS_GRID:"MOD09A1.A2017361.h28v06.006.2018005034659.hdf":MOD_Grid_500m_Surface_Reflectance:sur_refl_b01 MODSI_WARP_32649.tif-t_srs参数用于指定输出投影信息,可以是EPSG,或者OGC WKT,或者PROJ4格式,后面分别是输入数据和输出数据文件名)

使用代码进行转换

使用命令行转换,当然有两种方法啦:

第一,直接在代码中调用命令行工具的接口(比较懒的人,像我,当然直接用第一种啦,有现成的工具为什么不用);

第二,自己做投影转换之后的坐标计算,主要是计算重投影之后的GeoTransform参数,有了GeoTransform参数以及投影的定义,我们就可以通过SetGeoTransform()SetProjection()投影转换了.

下面我给出具体的实现代码:

第一种方法直接调用gdal.Warp()方法,该方法其实就是对gdalwarp命令的封装,第一个参数是输出文件,第二个参数是输入文件或者输入的Dataset,后面的都是可选参数(dstSRS参数指定输出投影)

代码语言:javascript复制
from osgeo import gdal

root_ds = gdal.Open('MOD09A1.A2017361.h28v06.006.2018005034659.hdf')
# 返回结果是一个list,list中的每个元素是一个tuple,每个tuple中包含了对数据集的路径,元数据等的描述信息
# tuple中的第一个元素描述的是数据子集的全路径
ds_list = root_ds.GetSubDatasets()

# 取出第1个数据子集(MODIS反射率产品的第一个波段)进行转换
# 第一个参数是输出数据,第二个参数是输入数据,后面可以跟多个可选项
gdal.Warp('reprojection.tif', ds_list[0][0], dstSRS='EPSG:32649')

# 关闭数据集
root_ds = None

在介绍第二种方法之前,我们有必要回忆一下之前说过的GDAL反射变换的六参数模型:

放射变换使用如下的公式表示栅格图上坐标和地理坐标的关系:

Xgeo=GT(0) Xpixel∗GT(1) Yline∗GT(2)Ygeo=GT(3) Xpixel∗GT(4) Yline∗GT(5)Xgeo=GT(0) Xpixel∗GT(1) Yline∗GT(2)Ygeo=GT(3) Xpixel∗GT(4) Yline∗GT(5)

begin{matrix} X_{geo} = GT(0) X_{pixel} * GT(1) Y_{line} * GT(2) \ Y_{geo} = GT(3) X_{pixel} * GT(4) Y_{line} * GT(5) \ end{matrix} (Xge0Xge0X_{ge0}, Yge0Yge0Y_{ge0})表示对应于图上坐标(XpixelXpixelX_{pixel}, YlineYlineY_{line})的实际地理坐标。对一个上北下南的图像,GT(2)和GT(4)等于0, GT(1)是像元的宽度, GT(5)是像元的高度的相反数。(GT(0),GT(3))坐标对表示左上角像元的左上角坐标。

通过这个放射变换,我们可以得到图上所有像元对应的地理坐标。

好了,所以我们需要计算对于上面的六参数,我们主要需要计算重投影以后图像左上角的坐标(最小的X坐标值和最大的Y坐标值),这个转换我们可以通过osr.CoordinateTransformation类进行,下面给出实现代码:

代码语言:javascript复制
from osgeo import gdal
from osgeo import osr

# root_ds = gdal.Open('/Users/tanzhenyu/Resources/DataWare/MODIS/MOD09A1.A2017361.h28v06.006.2018005034659.hdf')
# # 返回结果是一个list,list中的每个元素是一个tuple,每个tuple中包含了对数据集的路径,元数据等的描述信息
# # tuple中的第一个元素描述的是数据子集的全路径
# ds_list = root_ds.GetSubDatasets()
#
# # 取出第1个数据子集(MODIS反射率产品的第一个波段)进行转换
# # 第一个参数是输出数据,第二个参数是输入数据,后面可以跟多个可选项
# gdal.Warp('reprojection.tif', ds_list[0][0], dstSRS='EPSG:32649')
#
# # 关闭数据集
# root_ds = None


def reproject(src_file, dst_file, p_width, p_height, epsg_to):
    """
    :param src_file: 输入文件
    :param dst_file: 输出文件
    :param p_width: 输出图像像素宽度
    :param p_height: 输出图像像素高度
    :param epsg_to: 输出图像EPSG坐标代码
    :return:
    """
    # 首先,读取输入数据,然后获得输入数据的投影,放射变换参数,以及图像宽高等信息
    src_ds = gdal.Open(src_file)
    src_srs = osr.SpatialReference()
    src_srs.ImportFromWkt(src_ds.GetProjection())

    srs_trans = src_ds.GetGeoTransform()
    x_size = src_ds.RasterXSize
    y_size = src_ds.RasterYSize
    d_type = src_ds.GetRasterBand(1).DataType

    # 获得输出数据的投影,建立两个投影直接的转换关系
    dst_srs = osr.SpatialReference()
    dst_srs.ImportFromEPSG(epsg_to)
    tx = osr.CoordinateTransformation(src_srs, dst_srs)

    # 计算输出图像四个角点的坐标
    (ulx, uly, _) = tx.TransformPoint(srs_trans[0], srs_trans[3])
    (urx, ury, _) = tx.TransformPoint(srs_trans[0]   srs_trans[1] * x_size, srs_trans[3])
    (llx, lly, _) = tx.TransformPoint(srs_trans[0], srs_trans[3]   srs_trans[5] * y_size)
    (lrx, lry, _) = tx.TransformPoint(srs_trans[0]   srs_trans[1] * x_size   srs_trans[2] * y_size,
                                      srs_trans[3]   srs_trans[4] * x_size   srs_trans[5] * y_size)

    min_x = min(ulx, urx, llx, lrx)
    max_x = max(ulx, urx, llx, lrx)
    min_y = min(uly, ury, lly, lry)
    max_y = max(uly, ury, lly, lry)

    # 创建输出图像,需要计算输出图像的尺寸(重投影以后图像的尺寸会发生变化)
    driver = gdal.GetDriverByName('GTiff')
    dst_ds = driver.Create(dst_file,
                           int((max_x - min_x) / p_width),
                           int((max_y - min_y) / p_height),
                           1, d_type)
    dst_trans = (min_x, p_width, srs_trans[2],
                 max_y, srs_trans[4], -p_height)

    # 设置GeoTransform和Projection信息
    dst_ds.SetGeoTransform(dst_trans)
    dst_ds.SetProjection(dst_srs.ExportToWkt())
    # 进行投影转换
    gdal.ReprojectImage(src_ds, dst_ds,
                        src_srs.ExportToWkt(), dst_srs.ExportToWkt(),
                        gdal.GRA_Bilinear)
    dst_ds.GetRasterBand(1).SetNoDataValue(0)  # 设置NoData值
    dst_ds.FlushCache()

    del src_ds
    del dst_ds


if __name__ == '__main__':
    src_file = 'HDF4_EOS:EOS_GRID:"MOD09A1.A2017361.h28v06.006.2018005034659.hdf":MOD_Grid_500m_Surface_Reflectance:sur_refl_b01'
    dst_file = 'reprojection.tif'
    reproject(src_file, dst_file, 450, 450, 32649)

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