基于GDAL的栅格图像空间插值预处理

转自 基于GDAL的栅格图像空间插值预处理——C语言版

 

基于GDAL的栅格图像预处理

前言

        栅格数据和矢量数据构成空间数据的主要来源，怎样以开源方式读取并处理这些空间数据？目前有多种开源支持包，这里只介绍GDAL包。GDAL包的优点是支持库简洁、支持栅格和矢量、与多种开发平台结合。OpenGis方式读取空间数据，有利于自己编写程序进行图像预处理和智能识别等等，比如：遥感影像的降噪、锐化；红外图像的林火识别；工厂监控视频识别等等。本文中利用GDAL包读取高程栅格DEM，并添加气象自动站点的数据，进行空间插值研究。

 

一、程序主要程序功能实现过程

第一步：读取栅格数据，包含坡向和DEM

第二步：读入站点信息数据

第三步：按照行列号读取栅格单元到内存，不考虑高程为0的单元

第三步：每一个坡向情况中，参考固定数目的气象站点。首先确定搜索范围，获取定量数目的监测站点。

第四步:在同一个计算窗口内，通过给各个因子赋权重，依据海拔高程回归关系与加权回归分析得到

温度递减率。

第五步：计算单个站点的温度预测值，然后计算所有站点的距离权重因子，根据因子大小确定综合

影响后的温度值

第四步：开辟新内存存储处理后的栅格数据，然后新建一个tiff格式的文件，把内存

数据导出到该文件中

 二、代码示例

    int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])    
    {  
        /* 
        DEM、坡向栅格数据的数据框大小 
        */  
        int XsizeDEM;  
        int YsizeDEM;  
        int XsizeAspect;  
        int YsizeAspect;  
        //double geoTransform[6];  
        //double Xp,Yp;  
      
      
        /* 
        DEM、坡向栅格单元对象的VALUE值 
        */  
        short int *pmemDEM;  
        float *pmemAspect;  
        float *pmemNew;  
      
        //GDAL注册  
        GDALAllRegister();  
      
        /* 
        栅格单元的底图来源文件名：DEM/ASPECT 
        */  
        const char *pszFileDEM;  
        pszFileDEM="F:\\beijing_dem\\bj25_CopyRaster11.img";  
        const char *pszFileAspect;  
        pszFileAspect="F:\\beijing_dem\\aspect_bj.tif";  
      
        /*读取站点信息*/  
        int n,m;  
        float site[32][6];  
      
        FILE *fp;  
        if((fp=fopen("F:\\beijing_dem\\site_36\\information.txt","r"))== NULL)  
        {  
            printf("cannot open this file\n");  
            exit(0);  
        }  
        for(n=0;n<32;n++) {  
            for(m=0;m<6;m++) {  
                fscanf(fp,"%f",&site[n][m]);  
            }  
        }  
      
      
        for(n=0;n<32;n++) {  
            for(m=0;m<6;m++) {  
                printf("%f",site[n][m]);/*注意这里*/;  
                printf("  ");  
            }  
            printf("\n");    //每输出一行，输出一个换行符  
        }  
        fclose(fp);  
      
      
      
        /* 
        DEM/ASPECT的数据集读取器 
        */  
      
        GDALDataset *poDatasetDEM;  
        GDALRasterBand *poBandDEM;  
        GDALDataset *poDatasetAspect;  
        GDALRasterBand *poBandAspect;  
      
      
        /* 
        判断DEM/ASPECT文件是否存在，不存在错误提示 
        */  
        poDatasetDEM=(GDALDataset*)GDALOpen(pszFileDEM,GA_ReadOnly);  
        if(poDatasetDEM==NULL)  
        {  
            printf("File： %s不能打开",pszFileDEM);  
            return 0;  
        }  
      
        poDatasetAspect=(GDALDataset*)GDALOpen(pszFileAspect,GA_ReadOnly);  
        if(poDatasetAspect==NULL)  
        {  
      
            printf("File： %s不能打开",pszFileAspect);  
            return 0;  
        }  
      
        /* 
        判断DEM/ASPECT文件如果存在，就把文件输入到波段第一层 
        */  
        poBandDEM=poDatasetDEM->GetRasterBand(1);  
        poBandAspect=poDatasetAspect->GetRasterBand(1);  
      
        /* 
        被处理栅格单元对象的数据框大小的提取 
        */  
        XsizeDEM=poBandDEM->GetXSize();  
        YsizeDEM=poBandDEM->GetYSize();  
        XsizeAspect=poBandAspect->GetXSize();  
        YsizeAspect=poBandAspect->GetYSize();  
      
        /* 
        被处理栅格单元对象的内存开辟 
        */  
        pmemDEM=(short int *)CPLMalloc(sizeof(short int)*XsizeDEM*YsizeDEM);  
        poBandDEM->RasterIO(GF_Read,0,0,XsizeDEM,YsizeDEM,pmemDEM,XsizeDEM,YsizeDEM,GDT_Int16,0,0);  
      
        pmemAspect=(float*)CPLMalloc(sizeof(float)*XsizeAspect*YsizeAspect);  
        poBandAspect->RasterIO(GF_Read,0,0,XsizeAspect,YsizeAspect,pmemAspect,XsizeAspect,YsizeAspect,GDT_Float32,0,0);  
      
      
        /* 
        被处理栅格单元对象的类型提示 
        */  
        printf("Type is: %s\n",GDALGetDataTypeName(poBandDEM->GetRasterDataType()));  
      
        //开辟新栅格内存空间  
        pmemNew=(float *)CPLMalloc(sizeof(float)*XsizeDEM*YsizeDEM);  
      
          
        for(int i=0;i<YsizeDEM;i++)  
        {  
            for(int j=0;j<XsizeDEM;j++)  
            {  
                int flag=0;  
                float H_value;  
                float A_value;  
                H_value=pmemDEM[i*XsizeDEM+j];  
                A_value=pmemAspect[i*XsizeDEM+j];  
      
                //单个栅格插值处理  
                //高程没有值的特殊情况  
                if(H_value==0)  
                {  
                    pmemNew[i*XsizeDEM+j]=0;  
                }  
      
                else  
                {  
                    //平地无坡向的情况  
                    if(A_value==-1)  
                    {  
                        //处理站点和插值单元重合的情况，插值单元的值等于站点监测值  
                        for(n=0;n<32;n++)   
                        {  
                            if(((site[n][4]-i)*(site[n][4]-i)+(site[n][5]-j)*(site[n][5]-j))==0)  
                            {  
                                float x1=site[n][0],x2=site[n][3];  
                                pmemNew[i*XsizeDEM+j]=site[n][3];  
                                printf("%f   平地站点数据： ",x1);  
                                printf("%f\n",x2);  
                                flag=1;  
                            }  
                        }  
      
                        if(flag==0)  
                        {  
                        pmemNew[i*XsizeDEM+j]=plain_calculate(site,H_value,i,j);  
                        //pmemNew[i*XsizeDEM+j]=3;  
                        }  
                    }   
      
                    else   
                    {  
                        //处理站点和插值单元重合的情况，插值单元的值等于站点监测值  
                        for(n=0;n<32;n++)   
                        {  
                            if(((site[n][4]-i)*(site[n][4]-i)+(site[n][5]-j)*(site[n][5]-j))==0)  
                            {  
                                float x1=site[n][0],x2=site[n][3];  
                                pmemNew[i*XsizeDEM+j]=site[n][3];  
                                printf("%f   非平地站点数据： ",x1);  
                                printf("%f\n",x2);  
                                flag=1;  
                            }  
                        }  
      
                        if(flag==0)  
                        {  
                            //每一个栅格单元进行插值计算  
                            pmemNew[i*XsizeDEM+j]=calculate(site,H_value,A_value,i,j);  
                            //pmemNew[i*XsizeDEM+j]=1;  
                        }  
                    }  
                }  
                //poDatasetDEM->GetGeoTransform( geoTransform);  
                //Xp = geoTransform[0] +j*geoTransform[1]+i*geoTransform[2];  
                //Yp = geoTransform[3] + j*geoTransform[4] + i*geoTransform[5];  
      
      
            }  
        }  
      
        /** 
        创建新的空TIFF栅格文件 
        */  
        GDALAllRegister();  
        GDALDriver *poDriver;  
        poDriver=GetGDALDriverManager()->GetDriverByName("GTiff");//AAIGrid(Arc/Info ASCII Grid)         HFA (img no lim)  
        if(poDriver==NULL)  
            exit(1);  
        GDALDataset *poDstDS;  
        poDstDS=poDriver->Create("F:\\beijing_dem\\beijing_mix513.tiff",XsizeDEM,YsizeDEM,1,GDT_Float32,NULL);  
      
        double trans[6]={219323.300357,100.00,0.00,4680250.0000,0.0,-100.000};  
        //如果图像不含地理坐标信息，默认返回值是：(0,1,0,0,0,1)  
        //In a north up image,  
        //左上角点坐标(padfGeoTransform[0],padfGeoTransform[3])；  
        //padfGeoTransform[1]是像元宽度(影像在宽度上的分辨率)；  
        //padfGeoTransform[5]是像元高度(影像在高度上的分辨率)；  
        //如果影像是指北的,padfGeoTransform[2]和padfGeoTransform[4]这两个参数的值为0。  
      
        poDstDS->SetGeoTransform(trans);  
        GDALClose((GDALDatasetH)poDstDS);  
      
      
        /* 
        //处理后的数据层保存 
        */  
        GDALDataset *poDatasetNew;  
        poDatasetNew=(GDALDataset*)GDALOpen("F:\\beijing_dem\\beijing_mix513.tiff",GA_Update);  
        GDALRasterBand *poBandNew;  
        poBandNew=poDatasetNew->GetRasterBand(1);  
        poBandNew->RasterIO(GF_Write,0,0,XsizeDEM,YsizeDEM,pmemNew,XsizeDEM,YsizeDEM,GDT_Float32,0,0);  
        GDALClose((GDALDatasetH)poDatasetNew);  
      
      
      
      
        //释放数据  
        CPLFree(pmemDEM);  
        CPLFree(pmemNew);  
        printf("处理结束\n");  
      
      
      
      
    }  

 

 三、插值结果