Геокодирование спутниковых снимков: GeoTIFF

Начало

Итак, в прошлом посте я описал основные шаги, необходимые для получения списка опорных точек. Следующим шагом будет создание файла в формате GeoTIFF. Это подмножество формата tiff, в котором хранится дополнительная геоинформация. Почти все современные ГИС поддерживают этот формат, поэтому в нём распространяются как карты Google Earth, так и панорамы съёмки квадрокоптерами.

GDAL

Для работы с GeoTIFF форматом существует множество библиотек. Наиболее популярная и открытая - GDAL. Она позволяет создавать и редактировать GeoTIFF, выполнять преобразование из одной проекции в другую, создавать тайлы. Несмотря на то, что есть java альтернативы, я решил использовать именно GDAL. Прежде всего из-за лицензии и большого сообщества.

Итак, для того, чтобы создать GeoTIFF, нужно использовать команду gdal_translate:

gdal_translate -gcp pixel1 line1 X1 Y1 -gcp pixel2 line2 X2 Y2 ... source.tif sourceGCP.tif

С это командой есть несколько проблем:

  • она создаёт промежуточный GeoTIFF файл. Для того, чтобы наложить изображение на карту, его необходимо преобразовать в формат EPSG:3857. Хотелось бы сразу генерировать файл в нужной проекции.
  • задавать опорные точки через командную строку не очень удобно. Особенно есть их очень много.

К счастью, в GDAL есть мета-формат для описания виртуальных датасетов - VRT. Он позволяет описывать опорные точки и соответствующее им оригинальное изображение.

VRT

vrt файл - это обычный xml файл. Для него даже есть xml схема, чтобы проверить корректность. Для своих нужд я создал следующий файл:

<VRTDataset rasterXSize="1568" rasterYSize="480">
	<GCPList Projection="EPSG:4326">
		<GCP Id="0" Pixel="1568.5" Line="0.5" X="64.87017562215375" Y="41.05354188002164" Z="0.0" />
		<GCP Id="1" Pixel="1536.5" Line="0.5" X="62.466422534484025" Y="41.906597006909756" Z="0.0" />
		...
	</GCPList>
	<VRTRasterBand dataType="Byte" band="1">
		<Description>channel1</Description>
		<NoDataValue>0.0</NoDataValue>
		<SimpleSource>
			<SourceFilename relativeToVRT="1">output.png</SourceFilename>
			<SourceBand>1</SourceBand>
		</SimpleSource>
	</VRTRasterBand>
	<VRTRasterBand dataType="Byte" band="2">
		<Description>channel2</Description>
		<NoDataValue>0.0</NoDataValue>
		<SimpleSource>
			<SourceFilename relativeToVRT="1">output.png</SourceFilename>
			<SourceBand>2</SourceBand>
		</SimpleSource>
	</VRTRasterBand>
	<VRTRasterBand dataType="Byte" band="3">
		<Description>channel3</Description>
		<NoDataValue>0.0</NoDataValue>
		<SimpleSource>
			<SourceFilename relativeToVRT="1">output.png</SourceFilename>
			<SourceBand>3</SourceBand>
		</SimpleSource>
	</VRTRasterBand>
</VRTDataset>

В этом файле следует обратить внимание на несколько вещей:

  • Список опорных точек создан для модели земли WGS84 (EPSG:4326)
  • output.png - оригинальное изображение.
  • Для каждого канала изображения есть описание. Например, <Description>channel2</Description> - данные спектрального диапазона 0.7-1.1 мкм.

gdalwarp

После того, как vrt файл создан, можно создавать GeoTIFF в нужной проекции:

gdalwarp -tps -overwrite -t_srs epsg:3857 -of GTIFF output.vrt output.tif

Где:

  • tps (thin plate spline) - метод интерполяции точек. Без него gdalwarp не сможет правильно обработать опорные точки
  • epsg:3857 - проекция web mercator. Эту проекцию используют все вэб карты: google карты, open street map, yandex карты
  • GTIFF - формат выходного файла.

В результате оригинальное изображение:

Будет преоразовано в следующее:

Как видно, оно было немного повёрнуто и растянуто по краям. На первый взгляд выглядит как раз то, что и нужно было сделать. Но как же убедиться, что всё правильно? Всё правильно, надо наложить его на настоящую карту. Об этом и пойдёт речь в следующей статье.


Геокодирование спутниковых снимков:

  1. Введение
  2. Опорные точки
  3. GeoTIFF
  4. Тайлы