1.简介:

数字高程模型(Digital Elevation Model),简称DEM,是通过有限的地形高程数据实现对地面地形的数字化模拟。



这次分享的数据是全国34个省份的DEM裁剪数据,一共有6期数据。



分享的数据效果如上图所示。

2.背景介绍

首先,自己的百度云盘堆满了各种DEM数据,但都是单景,每一次使用都需要进行按区域裁剪、镶嵌。做得多也就烦了。

正好,前段时间研究了一下GDAL与Geopandas结合到一起,进行栅格的批量裁剪与转换。我就一次性地把DEM都裁剪到了省。



人数多了,就想要更多人数。

因此我写了这篇推文,阐述批量裁剪DEM的流程,以及分享各省的裁剪DEM资源。

3.数据制作

3.1 流程图

总体思路是:DEM数据转换、按省份裁剪DEM、切片镶嵌,结果数据后处理。

3.1数据准备工作

首先是下载数据,数据量加在一起是60G大小。



待下载好之后,检查数据,统一所有数据格式为TIFF。例如NASA_30mDEM数据为1300张hgt格式的影像,需全部转为tiff文件,

这步使用arcgis的栅格批量转换功能。

3.2 DEM按省份裁剪

3.2.1 脚本进行裁剪

使用python的RasterIO模块进行单景的DEM读取,使用Geooandas模块操作省份矢量裁剪。考虑到这条推文的阅读性,所有脚本代码我会在github上公开(https://github.com/KUAIDUOBAO),这里暂时只放重要的裁剪脚本:

#裁剪函数
def clip(pathDir,shpdata,rasterfile):
for i in tqdm(range(len(pathDir))):
# 读入栅格文件
rasterfile = files_path+"\\"+pathDir[i]
rasterdata = rio.open(rasterfile)
#获取栅格信息
profile = rasterdata.profile
#标识符
note = pathDir[i]
# 投影变换,使矢量数据与栅格数据投影参数一致
shpdata = shpdata.to_crs(rasterdata.crs)
# 按照所有矢量进行循环裁剪
for j in range(0, len(shpdata)):
try:
# 获取矢量数据的features
geo = shpdata.geometry[j]
#获取该要素的属性信息
data_shp_name=shpdata.全称[j]
#文件保存位置的文件夹 各省
data_filepath=str(data_shp_name)
feature = [geo.__geo_interface__]
# 通过feature裁剪栅格影像
out_image, out_transform = rio.mask.mask(rasterdata, feature, all_touched=True, crop=True, nodata=0)
profile.update(
height=out_image.shape[1],
width=out_image.shape[2],
shape=(out_image.shape[1],out_image.shape[2]),
nodata=0,
bounds=[],
transform=out_transform,
)
# 定义要创建的目录
mkpath = "目录名"
# 检测目录是否存在
mkdir(mkpath)
# 文件名字
name="文件名"
with rasterio.open(name, mode='w', **profile) as dst:
dst.write(out_image)
except:
pass

使用上述脚本,可以得到省级行政图裁剪每一张影像后的裁剪结果。



这些影像都是按照省级轮廓裁剪后的结果,单张只能覆盖一部分区域,因此需要对所有子集影像进行镶嵌。

3.2 DEM按省份镶嵌

需要遍历34个省份的文件夹,镶嵌使用gdal库的Warp函数。

3.3 数据后处理

主要是使用python脚本,对每一个省份文件夹中的结果影像进行重命名,并删除多余的切片文件。这一步需要添加一个判定函数,判定是否为镶嵌文件,

是则保留,不是则删除。

3.3 数据处理总结

除了上述处理过程,中间也写了数个辅助脚本,用以批量归类DEM文件、多线程处理、批量删除与重命名、匹配文件等。这部分脚本我会上传到github中,不再多做介绍。

当然,进行DEM分省裁剪最大的困难从不是算法问题,而是巨大的数据量,单类全国30m的DEM数据解压后差不多40G。长时间的跑数据,我的笔记本电脑cpu真的可以烤肉了(跑数据过程中,温度长期稳定在80度)。

总得来说,工作量很大,下班后都没时间碰"云顶之弈"这个游戏了。

4.结果展示

裁剪得到了34个省份的DEM,各有6张影像,三种30米分辨率、一种90米分辨率、一种250米分辨率以及一种1000米分辨率。总共166G文件,已经上传到百度云。





5.总结

5.1数据总结

使用gdal、geopandas可以很方面地使用矢量裁剪栅格。

而针对全国的DEM数据裁剪,算法不是问题,唯一的问题是数据量很大,需要足够的算力。

5.2下一步的计划

考虑到我的台式电脑即将组装完毕,而它的优点就是散热能力更强。因此,在工作的闲暇之余,接下来会做:

1.使用更高精度的12.5米分辨率的ALOS PALSAR数据和15米分辨率的SRTM-X-DLR,进行一个行政区划的裁剪;

2.从34个省份的DEM裁剪,扩展到全国400个地级市、2700多个县,并进行归类。

6.数据分享

“锐多宝的地理空间”gongzonghao,回复“DEM”,获取数据下载方式。

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