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Python が GDAL モジュールを使用してラスター データを読み取り、指定されたデータをフィルター処理する方法
- 王林転載
- 2023-05-15 11:16:051229ブラウズ
1 コード分割の説明
1.1 モジュールとパスの準備
まず、使用するモジュールとラスター画像を保存するための各種パスを準備する必要があります。
import os import copy import numpy as np import pylab as plt from osgeo import gdal # rt_file_path="G:/Postgraduate/LAI_Glass_RTlab/Rc_Lai_A2018161_h22v03.tif" # gl_file_path="G:/Postgraduate/LAI_Glass_RTlab/GLASS01E01.V50.A2018161.h22v03.2020323.hdf" # out_file_path="G:/Postgraduate/LAI_Glass_RTlab/test.tif" rt_file_path="I:/LAI_RTLab/A2018161/" gl_file_path="I:/LAI_Glass/2018161/" out_file_path="I:/LAI_Dif/"
このうち、 rt_file_path は自社製品のストレージ パス、 gl_file_path は GLASS 製品のストレージ パス、 out_file_path2 つのラスターの差分処理後の最終結果の保存パス。
1.2 ラスター画像ファイル名の読み取りとペアリング
次に、os.listdir() を使用して処理するすべてのラスター画像を取得し、## を使用する必要があります。 #forループ ループ バッチ処理操作を準備します。
rt_file_list=os.listdir(rt_file_path)
for rt_file in rt_file_list:
file_name_split=rt_file.split("_")
rt_hv=file_name_split[3][:-4]
gl_file_list=os.listdir(gl_file_path)
for gl_file in gl_file_list:
if rt_hv in gl_file:
rt_file_tif_path=rt_file_path+rt_file
gl_file_tif_path=gl_file_path+gl_file このうち、この記事の要件は 2 つの製品の違いを表現することなので、まず 2 つの製品の hv フレーム番号を結合し、2 つのフレーム番号を組み合わせる必要があります。同じフレーム番号のリモートセンシング画像が同時に存在するため、自身のプロダクト ファイル名の特性に基づいて、.split() を選択して文字列を分割し、 をインターセプトします。 hv リモートセンシング画像のフレーム番号。
1.1 で設定されましたが、出力ファイル名はまだ設定されていません。ここでは、処理後の各リモートセンシング画像のファイル保存パスと名前を設定する必要があります。このうちリモートセンシング画像のhv番号をそのまま出力結果ファイル名として使用します。
DRT_out_file_path=out_file_path+"DRT/"
if not os.path.exists(DRT_out_file_path):
os.makedirs(DRT_out_file_path)
DRT_out_file_tif_path=os.path.join(DRT_out_file_path,rt_hv+".tif")
eco_out_file_path=out_file_path+"eco/"
if not os.path.exists(eco_out_file_path):
os.makedirs(eco_out_file_path)
eco_out_file_tif_path=os.path.join(eco_out_file_path,rt_hv+".tif")
wat_out_file_path=out_file_path+"wat/"
if not os.path.exists(wat_out_file_path):
os.makedirs(wat_out_file_path)
wat_out_file_tif_path=os.path.join(wat_out_file_path,rt_hv+".tif")
tim_out_file_path=out_file_path+"tim/"
if not os.path.exists(tim_out_file_path):
os.makedirs(tim_out_file_path)
tim_out_file_tif_path=os.path.join(tim_out_file_path,rt_hv+".tif")この部分のコードは4つの部分に分かれていますが、これは自社製品のLAIがそれぞれ4つのアルゴリズムに基づいて取得されているためです。 #GLASS 製品が減算されるため、4 つの出力パス フォルダーが構成されます。
1.4 ラスター ファイルのデータと情報の読み取り次に、gdal モジュールを使用して .tif と .hdf## を読み取ります # 2 つのラスター イメージが読み取られるまで待ちます。 <pre class="brush:py;"> rt_raster=gdal.Open(rt_file_path+rt_file)
rt_band_num=rt_raster.RasterCount
rt_raster_array=rt_raster.ReadAsArray()
rt_lai_array=rt_raster_array[0]
rt_qa_array=rt_raster_array[1]
rt_lai_band=rt_raster.GetRasterBand(1)
# rt_lai_nodata=rt_lai_band.GetNoDataValue()
# rt_lai_nodata=32767
# rt_lai_mask=np.ma.masked_equal(rt_lai_array,rt_lai_nodata)
rt_lai_array_mask=np.where(rt_lai_array>30000,np.nan,rt_lai_array)
rt_lai_array_fin=rt_lai_array_mask*0.001
gl_raster=gdal.Open(gl_file_path+gl_file)
gl_band_num=gl_raster.RasterCount
gl_raster_array=gl_raster.ReadAsArray()
gl_lai_array=gl_raster_array
gl_lai_band=gl_raster.GetRasterBand(1)
gl_lai_array_mask=np.where(gl_lai_array>1000,np.nan,gl_lai_array)
gl_lai_array_fin=gl_lai_array_mask*0.01
row=rt_raster.RasterYSize
col=rt_raster.RasterXSize
geotransform=rt_raster.GetGeoTransform()
projection=rt_raster.GetProjection()</pre>まず、上記のコードの最初の段落を例にして説明します。このうち、
はラスター画像を読み取り、.RasterCount はラスター画像のバンド数を取得し、.ReadAsArray() はラスター画像の各バンドを変換します。ラスター画像 情報は Array 形式で読み取られます。バンド数が 1 より大きい場合、次元は 3 つになり、最初の次元はバンドの数になります。 rt_raster_array[0] これは、Array の最初のバンドを取得することを意味します。この記事では、これは当社独自の製品の LAI バンドです; rt_qa_array=rt_raster_array[1] は、最初のバンドを取得することを意味します。この記事の 2 つのバンドは、当社製品の QA バンドです。.GetRasterBand(1) は、ラスター内の最初のバンドを取得することを意味します。画像 (ここでのシリアル番号は 1 ではなく 0 から始まることに注意してください); np.where(rt_lai_array>30000,np.nan,rt_lai_array)これは、np.where () 関数を使用して、Array の最初のバンドのピクセル >30000 を選択し、それを nan に設定し、そのままにすることを意味します。他の値は変更されません。このステップは、画像内のfill値とNodata値を削除する方法です。最後の文 *0.001 は、レイヤーの元の倍率を復元することです。 2 番目に、上記のコードの 3 番目のセクションでは、ラスター行、列番号、および射影変換情報を取得します。
1.5 差分計算とQAバンドスクリーニング
次に、まず自社製品と
GLASS製品の差分演算を行い、その後、差分演算を行う必要があります。 4 つのアルゴリズムをそれぞれ抽出します。 lai_dif=rt_lai_array_fin-gl_lai_array_fin
lai_dif=lai_dif*1000
rt_qa_array_bin=copy.copy(rt_qa_array)
rt_qa_array_row,rt_qa_array_col=rt_qa_array.shape
for i in range(rt_qa_array_row):
for j in range(rt_qa_array_col):
rt_qa_array_bin[i][j]="{:012b}".format(rt_qa_array_bin[i][j])[-4:]
# DRT_pixel_pos=np.where((rt_qa_array_bin>=100) & (rt_qa_array_bin==11))
# eco_pixel_pos=np.where((rt_qa_array_bin<100) & (rt_qa_array_bin==111))
# wat_pixel_pos=np.where((rt_qa_array_bin<1000) & (rt_qa_array_bin==1011))
# tim_pixel_pos=np.where((rt_qa_array_bin<1100) & (rt_qa_array_bin==1111))
# colormap=plt.cm.Greens
# plt.figure(1)
# # plt.subplot(2,4,1)
# plt.imshow(rt_lai_array_fin,cmap=colormap,interpolation='none')
# plt.title("RT_LAI")
# plt.colorbar()
# plt.figure(2)
# # plt.subplot(2,4,2)
# plt.imshow(gl_lai_array_fin,cmap=colormap,interpolation='none')
# plt.title("GLASS_LAI")
# plt.colorbar()
# plt.figure(3)
# dif_colormap=plt.cm.get_cmap("Spectral")
# plt.imshow(lai_dif,cmap=dif_colormap,interpolation='none')
# plt.title("Difference_LAI (RT-GLASS)")
# plt.colorbar()
DRT_lai_dif_array=np.where((rt_qa_array_bin>=100) | (rt_qa_array_bin==11),
np.nan,lai_dif)
eco_lai_dif_array=np.where((rt_qa_array_bin<100) | (rt_qa_array_bin==111),
np.nan,lai_dif)
wat_lai_dif_array=np.where((rt_qa_array_bin<1000) | (rt_qa_array_bin==1011),
np.nan,lai_dif)
tim_lai_dif_array=np.where((rt_qa_array_bin<1100) | (rt_qa_array_bin==1111),
np.nan,lai_dif)
# plt.figure(4)
# plt.imshow(DRT_lai_dif_array)
# plt.colorbar()
# plt.figure(5)
# plt.imshow(eco_lai_dif_array)
# plt.colorbar()
# plt.figure(6)
# plt.imshow(wat_lai_dif_array)
# plt.colorbar()
# plt.figure(7)
# plt.imshow(tim_lai_dif_array)
# plt.colorbar() このうち、上記コードの最初の 2 文は差分計算とデータ統合です。データを整数に変換すると、結果として得られるデータ層のデータ量が減ります (小数を格納する必要がないため)。
その後、
QAバンドに基づいてデータのスクリーニングとマスキングが開始されました。実際、さまざまなリモート センシング画像 (MODIS、Landsat など) の QA バンドは比較的似ています。リモート センシング画像の品質は次のとおりです。バイナリ コードの文字列、情報などで表され、さまざまなビットが特性を表すことがよくあります。たとえば、次の図は、Landsat Collection 2 Level-2 の QA バンドの意味を示しています。 ここで、
QA バンドは元々 10 進数で表記されていました (一般的なリモートセンシング画像ではスペースを節約するため、QA バンドは 10 進数で表記されています)。バイナリに変換する必要があるため、必要なバイナリ データの桁数を取得してピクセルを決定します (この記事では、当社製品でこのピクセルを どのアルゴリズムを決定できるかを決めるのは 2 進数の桁数です)各アルゴリズムに対応するピクセルが一緒に処理されるように、LAI を取得するためにどのアルゴリズムが使用されるか。 DRT_lai_dif_array を含む 4 つの変数はそれぞれ、独自のアルゴリズムで取得されたピクセルを除く 4 つのアルゴリズムのすべてのピクセルを表します。この方法を選択した理由は、後で直接マスクできるためです。残っているのは、このアルゴリズム自体のピクセルです。 このうち、上記のコード内でコメントアウトされているplt
1.6 结果栅格文件写入与保存
接下来，将我们完成上述差值计算与依据算法进行筛选后的图像保存。
driver=gdal.GetDriverByName("Gtiff")
out_DRT_lai=driver.Create(DRT_out_file_tif_path,row,col,1,gdal.GDT_Float32)
out_DRT_lai.SetGeoTransform(geotransform)
out_DRT_lai.SetProjection(projection)
out_DRT_lai.GetRasterBand(1).WriteArray(DRT_lai_dif_array)
out_DRT_lai=None
driver=gdal.GetDriverByName("Gtiff")
out_eco_lai=driver.Create(eco_out_file_tif_path,row,col,1,gdal.GDT_Float32)
out_eco_lai.SetGeoTransform(geotransform)
out_eco_lai.SetProjection(projection)
out_eco_lai.GetRasterBand(1).WriteArray(eco_lai_dif_array)
out_eco_lai=None
driver=gdal.GetDriverByName("Gtiff")
out_wat_lai=driver.Create(wat_out_file_tif_path,row,col,1,gdal.GDT_Float32)
out_wat_lai.SetGeoTransform(geotransform)
out_wat_lai.SetProjection(projection)
out_wat_lai.GetRasterBand(1).WriteArray(wat_lai_dif_array)
out_wat_lai=None
driver=gdal.GetDriverByName("Gtiff")
out_tim_lai=driver.Create(tim_out_file_tif_path,row,col,1,gdal.GDT_Float32)
out_tim_lai.SetGeoTransform(geotransform)
out_tim_lai.SetProjection(projection)
out_tim_lai.GetRasterBand(1).WriteArray(tim_lai_dif_array)
out_tim_lai=None
print(rt_hv)其中，.GetDriverByName("Gtiff")表示保存为.tif格式的GeoTIFF文件；driver.Create(DRT_out_file_tif_path,row,col,1,gdal.GDT_Float32)表示按照路径、行列数、波段数与数据格式等建立一个新的栅格图层，作为输出图层的框架；其后表示分别将地理投影转换信息与像素具体数值分别赋予这一新建的栅格图层；最后=None表示将其从内存空间中释放，完成写入与保存工作。
2 完整代码
本文所需完整代码如下：
# -*- coding: utf-8 -*-
"""
Created on Thu Jul 15 19:36:15 2021
@author: fkxxgis
"""
import os
import copy
import numpy as np
import pylab as plt
from osgeo import gdal
# rt_file_path="G:/Postgraduate/LAI_Glass_RTlab/Rc_Lai_A2018161_h22v03.tif"
# gl_file_path="G:/Postgraduate/LAI_Glass_RTlab/GLASS01E01.V50.A2018161.h22v03.2020323.hdf"
# out_file_path="G:/Postgraduate/LAI_Glass_RTlab/test.tif"
rt_file_path="I:/LAI_RTLab/A2018161/"
gl_file_path="I:/LAI_Glass/2018161/"
out_file_path="I:/LAI_Dif/"
rt_file_list=os.listdir(rt_file_path)
for rt_file in rt_file_list:
file_name_split=rt_file.split("_")
rt_hv=file_name_split[3][:-4]
gl_file_list=os.listdir(gl_file_path)
for gl_file in gl_file_list:
if rt_hv in gl_file:
rt_file_tif_path=rt_file_path+rt_file
gl_file_tif_path=gl_file_path+gl_file
DRT_out_file_path=out_file_path+"DRT/"
if not os.path.exists(DRT_out_file_path):
os.makedirs(DRT_out_file_path)
DRT_out_file_tif_path=os.path.join(DRT_out_file_path,rt_hv+".tif")
eco_out_file_path=out_file_path+"eco/"
if not os.path.exists(eco_out_file_path):
os.makedirs(eco_out_file_path)
eco_out_file_tif_path=os.path.join(eco_out_file_path,rt_hv+".tif")
wat_out_file_path=out_file_path+"wat/"
if not os.path.exists(wat_out_file_path):
os.makedirs(wat_out_file_path)
wat_out_file_tif_path=os.path.join(wat_out_file_path,rt_hv+".tif")
tim_out_file_path=out_file_path+"tim/"
if not os.path.exists(tim_out_file_path):
os.makedirs(tim_out_file_path)
tim_out_file_tif_path=os.path.join(tim_out_file_path,rt_hv+".tif")
rt_raster=gdal.Open(rt_file_path+rt_file)
rt_band_num=rt_raster.RasterCount
rt_raster_array=rt_raster.ReadAsArray()
rt_lai_array=rt_raster_array[0]
rt_qa_array=rt_raster_array[1]
rt_lai_band=rt_raster.GetRasterBand(1)
# rt_lai_nodata=rt_lai_band.GetNoDataValue()
# rt_lai_nodata=32767
# rt_lai_mask=np.ma.masked_equal(rt_lai_array,rt_lai_nodata)
rt_lai_array_mask=np.where(rt_lai_array>30000,np.nan,rt_lai_array)
rt_lai_array_fin=rt_lai_array_mask*0.001
gl_raster=gdal.Open(gl_file_path+gl_file)
gl_band_num=gl_raster.RasterCount
gl_raster_array=gl_raster.ReadAsArray()
gl_lai_array=gl_raster_array
gl_lai_band=gl_raster.GetRasterBand(1)
gl_lai_array_mask=np.where(gl_lai_array>1000,np.nan,gl_lai_array)
gl_lai_array_fin=gl_lai_array_mask*0.01
row=rt_raster.RasterYSize
col=rt_raster.RasterXSize
geotransform=rt_raster.GetGeoTransform()
projection=rt_raster.GetProjection()
lai_dif=rt_lai_array_fin-gl_lai_array_fin
lai_dif=lai_dif*1000
rt_qa_array_bin=copy.copy(rt_qa_array)
rt_qa_array_row,rt_qa_array_col=rt_qa_array.shape
for i in range(rt_qa_array_row):
for j in range(rt_qa_array_col):
rt_qa_array_bin[i][j]="{:012b}".format(rt_qa_array_bin[i][j])[-4:]
# DRT_pixel_pos=np.where((rt_qa_array_bin>=100) & (rt_qa_array_bin==11))
# eco_pixel_pos=np.where((rt_qa_array_bin<100) & (rt_qa_array_bin==111))
# wat_pixel_pos=np.where((rt_qa_array_bin<1000) & (rt_qa_array_bin==1011))
# tim_pixel_pos=np.where((rt_qa_array_bin<1100) & (rt_qa_array_bin==1111))
# colormap=plt.cm.Greens
# plt.figure(1)
# # plt.subplot(2,4,1)
# plt.imshow(rt_lai_array_fin,cmap=colormap,interpolation='none')
# plt.title("RT_LAI")
# plt.colorbar()
# plt.figure(2)
# # plt.subplot(2,4,2)
# plt.imshow(gl_lai_array_fin,cmap=colormap,interpolation='none')
# plt.title("GLASS_LAI")
# plt.colorbar()
# plt.figure(3)
# dif_colormap=plt.cm.get_cmap("Spectral")
# plt.imshow(lai_dif,cmap=dif_colormap,interpolation='none')
# plt.title("Difference_LAI (RT-GLASS)")
# plt.colorbar()
DRT_lai_dif_array=np.where((rt_qa_array_bin>=100) | (rt_qa_array_bin==11),
np.nan,lai_dif)
eco_lai_dif_array=np.where((rt_qa_array_bin<100) | (rt_qa_array_bin==111),
np.nan,lai_dif)
wat_lai_dif_array=np.where((rt_qa_array_bin<1000) | (rt_qa_array_bin==1011),
np.nan,lai_dif)
tim_lai_dif_array=np.where((rt_qa_array_bin<1100) | (rt_qa_array_bin==1111),
np.nan,lai_dif)
# plt.figure(4)
# plt.imshow(DRT_lai_dif_array)
# plt.colorbar()
# plt.figure(5)
# plt.imshow(eco_lai_dif_array)
# plt.colorbar()
# plt.figure(6)
# plt.imshow(wat_lai_dif_array)
# plt.colorbar()
# plt.figure(7)
# plt.imshow(tim_lai_dif_array)
# plt.colorbar()
driver=gdal.GetDriverByName("Gtiff")
out_DRT_lai=driver.Create(DRT_out_file_tif_path,row,col,1,gdal.GDT_Float32)
out_DRT_lai.SetGeoTransform(geotransform)
out_DRT_lai.SetProjection(projection)
out_DRT_lai.GetRasterBand(1).WriteArray(DRT_lai_dif_array)
out_DRT_lai=None
driver=gdal.GetDriverByName("Gtiff")
out_eco_lai=driver.Create(eco_out_file_tif_path,row,col,1,gdal.GDT_Float32)
out_eco_lai.SetGeoTransform(geotransform)
out_eco_lai.SetProjection(projection)
out_eco_lai.GetRasterBand(1).WriteArray(eco_lai_dif_array)
out_eco_lai=None
driver=gdal.GetDriverByName("Gtiff")
out_wat_lai=driver.Create(wat_out_file_tif_path,row,col,1,gdal.GDT_Float32)
out_wat_lai.SetGeoTransform(geotransform)
out_wat_lai.SetProjection(projection)
out_wat_lai.GetRasterBand(1).WriteArray(wat_lai_dif_array)
out_wat_lai=None
driver=gdal.GetDriverByName("Gtiff")
out_tim_lai=driver.Create(tim_out_file_tif_path,row,col,1,gdal.GDT_Float32)
out_tim_lai.SetGeoTransform(geotransform)
out_tim_lai.SetProjection(projection)
out_tim_lai.GetRasterBand(1).WriteArray(tim_lai_dif_array)
out_tim_lai=None
print(rt_hv)以上がPython が GDAL モジュールを使用してラスター データを読み取り、指定されたデータをフィルター処理する方法の詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。