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第2章 使用GDAL操作栅格数据

  • 最开始GDAL是一个用来处理栅格空间数据的类库,OGR则是用来处理矢量数据的。后来,这两个库合并称为一个库,在现在安装的时候使用GDAL这个名字。
  • GDAL库简介
    • GDAL设计用来处理各种栅格地理数据格式的类库。它包括读取、写入、转换及处理各种栅格数据格式。
    • GDAL使用了一个单一抽象数据模型来支持大多数的栅格数据格式。
  • GDAL的体系结构
    • GDAL使用抽象数据模型(abstract data model)来解析它所支持的数据格式
    • 抽象数据模型包括:
      • 数据集(dataset)
      • 坐标系统(corrdinate system)
      • 仿射地理变换(affine geo transform)
      • 地面控制点(GCP)
      • 元数据(metadata)
      • 子数据集域(subdatasets domain)
      • 图像结构域(image_structure domain)
      • 有理多项式系数域(RPC: rational polynomial coefficient domains)
      • 影像域(imagery domain,一般用于遥感)
      • XML域(XML domains)
      • 栅格波段(raster band)
      • 颜色表(color table)
      • 快视图(overviews)
  • GDAL数据模型
    • GDAL数据集
      • 一个数据集(以GDAL数据集类为代表)是相关的栅格波段与一些相关的信息的集合。
      • 该数据集栅格大小适用于所有的波段。
      • 该数据集还负责所有波段的地理参考定义和坐标系统定于。
      • 数据集本身也有相关联的元数据,并以字符串的形式存储在名称/值对列表中。
      • GDAL数据集和栅格波段数据是基于OGC格式定义的。
    • 坐标系统
      • GDAL数据集的坐标系统由OpenGIS WKT字符串定义。
      • 矢量数据直接把坐标信息存储到数据本身,每一个点都具有其相对应的地理坐标。
      • GDAL数据集有两种表示栅格位置(像元或者是行列坐标)和地理参考坐标之间关系的方法:
        • 仿射地理变换(最常用)
        • 地面控制点
    • 仿射地理变换
      • 栅格数据只存储了左上角像元的坐标,其他各个像元的坐标,则依靠像元大小,以及在X方向与Y方法和原点(左上角像元)的偏移来计算。
    • 地面控制点(GCP)
      • GCP是将栅格影像中的点与实际的地面坐标的点联系起来的。
      • 一个数据集将会有一套控制点关联栅格位置和地理参考系统的一个或者多个位置。
      • GDAL数据模型没有实现地面控制点产生坐标系的变换机制,而是把它留给应用程序进行处理。
    • 元数据
      • GDAL的元数据是辅助的格式,使用特定的文本数据保存为名称/值对列表。
    • 子数据集域
      • 资数据集域(SUBDATASETS)包含一系列的子集,通常用来提供那些多图像文件(HDF或NITF)存储的图形序列指针。
    • 图像结构域
      • 图像结构域中的图像结构原数据具有特定的语义,包括数据集或波段的压缩类型、此波段或此数据集波段的实际比特数、适用于数据集的交错结构、像元类型。
      • 默认域中的元数据是与图像存储方式无关的,在数据集进行复制时不会改变,可以同时与数据集一起被复制。但是有些信息是与文件格式和存储机制相关的,在数据集进行复制时有可能会改变,这些信息存放在图像结构域中,通常不应该直接复制到新的格式中。
    • 有理多项式系数域
      • 它所描述的几何模型可用于图像坐标和地理参考位置之间的转换。
    • 影像域
      • 由元数据读取器检测图像文件同一目录中的文件,如果文件可以由元数据读取器处理,则它使用卫星或扫描仪名称、云覆盖率、图像采集日期与时间等项目填充影像域。
    • XML域
      • XML域使用XML结构存储当前或扩展的元数据信息。
    • 栅格波段
      • GDAL栅格波段是用GDALRasterBand类来表达,它代表一个栅格波段、通道或者层,但它通常不代表一整幅影像。
    • 颜色表
      • 颜色表中显示了一个调色板解释值。
      • 让栅格像元与颜色相关联,像元值用作颜色表的下标。
      • 颜色值总是从零开始。
    • 快视图
      • 一个波段可能含有一个或者多个快视图,每个快视图都代表一个相对独立的栅格波段。
      • 快视图的大小(长与宽)与底层的栅格不同,但快视图的地理空间参考和全分辨率波段是相同的。
      • 快视图能够以较低分辨率快速地显示影像:读取较低分辨率影像与相比读取全分辨率影像后再采样的方法要快得多。