gdalwarp:变形工具

1 gdalwarp:变形工具。包括投影、拼接、及相关的变形功能。此工具功能强大，但效率不高，使用时注意

gdalwarp [--help-general] [--formats]

    [-s_srs srs_def] [-t_srs srs_def] [-to "NAME=VALUE"]

    [-order n | -tps | -rpc | -geoloc] [-et err_threshold]

    [-refine_gcps tolerance [minimum_gcps]]

    [-te xmin ymin xmax ymax] [-tr xres yres] [-tap] [-ts width height]

    [-ovr level|AUTO|AUTO-n|NONE] [-wo "NAME=VALUE"] [-ot Byte/Int16/...] [-wt Byte/Int16]

    [-srcnodata "value [value...]"] [-dstnodata "value [value...]"] -dstalpha

    [-r resampling_method] [-wm memory_in_mb] [-multi] [-q]

    [-cutline datasource] [-cl layer] [-cwhere expression]

    [-csql statement] [-cblend dist_in_pixels] [-crop_to_cutline]

    [-of format] [-co "NAME=VALUE"]* [-overwrite]

    [-nomd] [-cvmd meta_conflict_value] [-setci] [-oo NAME=VALUE]*

    srcfile* dstfile

参考：http://www.gdal.org/gdalwarp.html

1.1 提高效率和精确度方法

目标：提高warp的执行效率。

原理：

主要是调整一样变形参数，在-wo、-co中设置。

设置INIT_DEST ：INIT_DEST=[value]or INIT_DEST=NO_DATA表示初始化目标文件，如果不设置，则读取源文件并覆盖。

设置多线程数：NUM_THREADS（>=1.10），NUM_THREADS=N表示使用的线程数，如果N=ALL_CPUS则使用全部CPU。

增加缓存大小：GDAL_CACHEMAX：用于IO的缓存大小，越大则读写越快；-wm：用于中间操作缓存，越大则单次处理的数据量越大，但是如果每次处理的数据都很小，还是会按此值进行单次读写，所以会导致效率变慢，此值应该视情况设定。

提高精确度：-co TILED=YES，在输出为GeoTiff时，如果设置TILED表示将整个图形由不同的块组成；如果不设置，则默认将整个图形由单一样条组成（strip）组成；块的精度比单一样条高。官方建议尽量使用此选项。

参考：http://en.wikipedia.org/wiki/Tagged_Image_File_Format

http://trac.osgeo.org/gdal/wiki/UserDocs/GdalWarp#GeoTIFFoutputUse-coTILEDYESwhenpossible

方法：

gdalwarp

-wo set a warp option.可以有多个-wo。

示例：

gdalwarp world_4326.tif out.tif -t_srs EPSG:3857-overwrite –wo NUM_THREADS=4-wm 512

参考：

http://www.gdal.org/structGDALWarpOptions.html#a0ed77f9917bb96c7a9aabd73d4d06e08

http://lists.osgeo.org/pipermail/gdal-dev/2013-January/035217.html

http://trac.osgeo.org/gdal/wiki/FAQRaster#Howtoimprovegdalwarpperformance

2 应用

2.1 坐标系统变换/投影变换

目的：根据源图像和源坐标系统，输出指定坐标系统的目标图像。

原理：根据源坐标系统和目的坐标系统之间的数学关系，对源图像进行逐点重新采样，生成目标图像。

方法：gdalwarp(直接投影效率很高)

-overwrite 如果目标图像已经存在，则重写（覆盖）。

-s_srs 源坐标系统

-t_srs 目标坐标系统。可以识别EPSG、PROJ4或者wkt的prj文件。

-r 重采样方法near:最邻近值（默认，最快，质量差），bilinear:双线性内插（用的较多），Cubic：三次方，Cubic Spline：三次样条，Lanczos，Average，mode：出现次数最多。

-wm warp caching memory,缓存大小（单位：MB）

-ts target size,目标图像大小，格式:宽高，单位（像素）。不能与-tr共存。

-multi 多线程

-dstnodata 目标图像无值时填充值

-q quiet 不显示进度等处理信息

-cutline 指定裁剪的mask矢量图层

-dstalpha 指定透明通道，对于无数据值的像素设置为透明。

-of output format，指定输出目标图像格式。默认为GeoTiff(GTiff)。

最后两个参数分别是源图像和目标图像。

注意：如果要设置-te,制定输出图像的范围，则使用的是输出图像的坐标系统。如果要使用输入图像的坐标系统，则应该在投影之前生成规定范围的输入图像。

注意：如果在输出图像中不希望看到黑边（因为图像变形，产生扇形图像，最是会出现无值部分），可以设置-dstalpha使无值部分透明。

注意：如果使用vrt对不同分辨率图像先进行合成，再投影，有可能出现多个黑线（在图像中间）。生成这种问题的原因可能是由于分块重采样进行投影，但是double精度不足，造成合成时出现无值黑线。解决的方法是先合成独立图像，再进行投影。

示例：

gdalwarp -overwrite -s_srs EPSG:4326 -t_srsEPSG:32650 -r bilinear -wm 20 -ts 3000 3000 -multi -dstnodata 0 -q -cutlineD:/qgis-ppt/grid/grid-polygon.shp -dstalpha -of GTiffD:/qgis-ppt/timeextent/Korea/Korea.png D:/qgis-ppt/timeextent/Korea/ttttt.tif

示例：proj4格式的坐标系统：

gdalwarp -overwrite -s_srs EPSG:4326 -t_srs"+proj=longlat +a=6378137.0000 +rf=298.2572221010000 +towgs840,0,0,0,0,0,0 +no_defs"

2.2 矢量裁剪

目的：根据指定的矢量图形，输出源图像的相应图像。

原理：根据指定的矢量范围（Rectangle），对源图像进行逐点重新采样，Rectangle中无矢量的部分为无数据，有矢量的部分为源图像数据，以此生成目标图像。

方法：gdalwarp

参见：投影

-crop_to_cutline 将目标图像的范围指定为cutline 矢量图像的范围。

示例：

gdalwarp -dstnodata 0 -q –cutline D:/qgis-ppt/vector-cut/cutpolygon.shp-crop_to_cutline -dstalpha -of GTiff D:/qgis-ppt/timeextent/Korea/test.tifD:/qgis-ppt/vector-cut/clipper-poly-alpha.tif

2.3 图像合并（Merge）/镶嵌（Mosaic）

目的：将多个图像合并输出到目标图像。

原理：通过复制原始图像（或者重采样之后再复制）到目标图像。

方法：gdalwarp

输入图像为多个，最后一个为输出图像。

注意：如果效率不够，可以尝试使用gdal_merge.py。使用vrt也可以提高效率。

注意：后加入的图像会覆盖先前的图像范围。

注意：如果输入文件分辨率不同，默认按照最高分辨率进行重采样。

注意：如果使用vrt文件，输入文件分辨率不同时，vrt默认使用平均分辨率。应该手动设置为最高分辨率。

示例：

gdalwarp -s_srs EPSG:4326 -t_srs EPSG:4326 -of GTiffD:/qgis-ppt/mosaic/J1.tif D:/qgis-ppt/mosaic/J2.tif D:/qgis-ppt/mosaic/J3.tifD:/qgis-ppt/mosaic/J4.tif D:/qgis-ppt/mosaic/merge4_by_warp.tif

示例：覆盖测试

gdalwarp 5-19-26.jpg 7-77-105.jpg 57.tif

gdalwarp 7-77-105.jpg 5-19-26.jpg 75.tif

2.4 地理范围裁剪

目的：根据指定地理范围，获取源图像相应图像。

原理：根据指定的地理范围，从源图像的中copy数据到目标图像。

注意：此方法与gdalbuildvrt结果相似，会更改地图范围（进行重采样）。

注意：使用vrt时，如果在输入文件分辨率不同时，结果可能出现多条黑线（因为分块进行合成，各块均进行偏移，导致部分范围无数据）。如果分辨率不同，只能先进行合成，再使用translate进行裁剪。

方法：gdalwarp

                        -texmin ymin xmax ymax。设置目标坐标系统的范围。

示例：

gdalwarp -s_srs EPSG:4326 -t_srs EPSG:4326 -te114.01 39.97 114.03 39.99 -of GTiff -of GTiff D:/qgis-ppt/mosaic/J1.tifD:/qgis-ppt/mosaic/J2.tif D:/qgis-ppt/mosaic/J3.tif D:/qgis-ppt/mosaic/J4.tifD:/qgis-ppt/mosaic/mcp.tif

2.5更改分辨率

目的：更改原始图像的分辨率。

原理：重新采样后，复制到目标图像。

方法：gdalwarp

                        -trxres yres。设置目标图像的分辨率。不可与-ts共存。

注意：使用vrt时，如果多个相同分辨率的输入图像，则合成时左上角不变，右下角会有一个像素（最终分辨率）的缩放。

注意：使用vrt时，（无论何种采样方法）右下角可能出现无值黑线。此时，可以使用-dstalpha将黑线部分透明（增加透明波段，文件体积增大25%）。

示例：

gdalwarp -s_srs EPSG:4326 -t_srs EPSG:4326 -te114.01 39.97 114.03 39.99 -tr 0.000021457672119 -0.000021457672119 -of GTiff D:/qgis-ppt/mosaic/J1.tifD:/qgis-ppt/mosaic/J2.tif D:/qgis-ppt/mosaic/J3.tif D:/qgis-ppt/mosaic/J4.tifD:/qgis-ppt/mosaic/mcp-tr.tif

2.6 重采样

目的：更改原始图像的分辨率，并以指定重采样方法生成目标图像。

原理：对原始图像逐像素重采样，生成目录图像。

方法：

gdalwarp -ts –r ：不会有黑线产生，但有可能缺少一个像素。推荐使用。

或gdalwarp –tr–r –dstalpha ：可能有黑线产生。不推荐使用。

-dstalpha使黑线透明。

示例：

gdalwarp  -rbilinear -dstalpha -tr 0.0006 0.0006 output/mix-res.vrt output/mix.tif

gdalwarp  -rbilinear -dstalpha –ts 300 300output/mix-res.vrt output/mix.tif

2.7 输出选项：worldfile+压缩格式+输出格式

压缩格式和worldfile等输出选项都与输出格式相关联，需要在输出格式中指定co(create operateion)选项。

注意：GeoTiff的JPEG压缩与-dstalpha无法共存。

2.7.1输出GeoTiff+TFW+JPEG压缩：

目的：输出带有worldfile（TFW）的，经过压缩的tiff文件。

方法：gdalwarp

–co TFW=YES 输出WORLDFILE文件

–co COMPRESS=JPEG 使用JPEG压缩，支持以下压缩格式：[JPEG/LZW/PACKBITS/DEFLATE/CCITTRLE/CCITTFAX3/CCITTFAX4/NONE]，在使用JPEG时，可以设置压缩率（-co JPEG_QUALITY=[1-100]），默认是75%。

–co TILED=YES 使用分块混合，如果不设置则默认使用strip。

示例：

gdalwarp -co TFW=YES -co COMPRESS=JPEG -coTILED=YES output/12.vrt output/12.tif

2.7.2输出JPEG+Wld+75%压缩率：

目的：输出JPEG格式文件，并且要带有worldfile（.wld）文件。

原理：JPEG不能直接由Warp生成，需要先由warp生成geotiff，然后由translate转化为jpeg。

方法：gdalwarp –of VRT 生成vrt格式的中间文件，再由

gdal_translate –of JPEG生成JPEG格式的输出文件，-co WORLDFILE=YES输出worldfile文件，-quality=【10-100】可以设置压缩率(超过95%则无法提高品质，只会增加文件大小)，默认是75%。

示例：

gdalwarp -of VRT output/12.vrt output/12-3.vrt

gdal_translate -of JPEG -co WORLDFILE=YESoutput/12-3.vrt output/12-3.jpg

2.8 内存溢出的解决方案：ERROR2: Out of memory allocating 365425784 byte destination buffer.

32系统存在2G内存上限，但可能产生很多内存碎片。这些碎片使程序无法申请到大块内存。这种情况下，应该减少缓存值，或者使用64位程序或者不使用--config GDAL_CACHEMAX xxx -wm xxx这两个选项。

参考：http://trac.osgeo.org/gdal/wiki/UserDocs/GdalWarp#Errorallocatingmemory