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[][];  

        FILE *fp;
        if((fp=fopen("F:\\beijing_dem\\site_36\\information.txt","r"))== NULL)
        {
            printf("cannot open this file\n");
            exit();
        }
        for(n=;n<;n++) {
            for(m=;m<;m++) {
                fscanf(fp,"%f",&site[n][m]);
            }
        }  

        for(n=;n<;n++) {
            for(m=;m<;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 ;
        }  

        poDatasetAspect=(GDALDataset*)GDALOpen(pszFileAspect,GA_ReadOnly);
        if(poDatasetAspect==NULL)
        {  

            printf("File： %s不能打开",pszFileAspect);
            return ;
        }  

        /*
        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();
        poBandAspect=poDatasetAspect->GetRasterBand();  

        /*
        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,,,XsizeDEM,YsizeDEM,pmemDEM,XsizeDEM,YsizeDEM,GDT_Int16,,);  

        pmemAspect=(float*)CPLMalloc(sizeof(float)*XsizeAspect*YsizeAspect);
        poBandAspect->RasterIO(GF_Read,,,XsizeAspect,YsizeAspect,pmemAspect,XsizeAspect,YsizeAspect,GDT_Float32,,);  

        /*
        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=;i<YsizeDEM;i++)
        {
            for(int j=;j<XsizeDEM;j++)
            {
                int flag=;
                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==)
                {
                    pmemNew[i*XsizeDEM+j]=;
                }  

                else
                {
                    //平地无坡向的情况
                    if(A_value==-)
                    {
                        //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=;n<;n++)
                        {
                            if(((site[n][]-i)*(site[n][]-i)+(site[n][]-j)*(site[n][]-j))==)
                            {
                                float x1=site[n][],x2=site[n][];
                                pmemNew[i*XsizeDEM+j]=site[n][];
                                printf("%f   平地站点数据： ",x1);
                                printf("%f\n",x2);
                                flag=;
                            }
                        }  

                        if(flag==)
                        {
                        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=;n<;n++)
                        {
                            if(((site[n][]-i)*(site[n][]-i)+(site[n][]-j)*(site[n][]-j))==)
                            {
                                float x1=site[n][],x2=site[n][];
                                pmemNew[i*XsizeDEM+j]=site[n][];
                                printf("%f   非平地站点数据： ",x1);
                                printf("%f\n",x2);
                                flag=;
                            }
                        }  

                        if(flag==)
                        {
                            //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();
        GDALDataset *poDstDS;
        poDstDS=poDriver->Create("F:\\beijing_dem\\beijing_mix513.tiff",XsizeDEM,YsizeDEM,,GDT_Float32,NULL);  

        double trans[]={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();
        poBandNew->RasterIO(GF_Write,,,XsizeDEM,YsizeDEM,pmemNew,XsizeDEM,YsizeDEM,GDT_Float32,,);
        GDALClose((GDALDatasetH)poDatasetNew);  

        //释放数据
        CPLFree(pmemDEM);
        CPLFree(pmemNew);
        printf("处理结束\n");  

    }  

三、插值结果