软件经验|GDAL空间数据开源库开发介绍

    GDAL(Geospatial Data Abstraction Library）是使用C/C++语言编写的用于读写空间数据的一套跨平台开源库。GDAL库可以读取、写入、转换、处理各种栅格数据格式，它打包的OGR库可以操作各类矢量数据，利用GDAL库（包括GDAL+OGR）可以使基于Linux的地理空间数据管理系统提供对矢量和栅格文件数据的支持。如今这两个库对各种数据格式的支持相当强大，几乎所有的GIS/RS所要处理的数据格式类型都包括在内。现有的大部分GIS或RS平台，不论是商业软件ArcGIS、ENVI、Google Earth 还是开源软件GRASS、QGIS，都使用了GDAL作为底层构建库。

1、GDAL开发

    GDAL提供了C/C++接口，并且通过Swig提供了Python，Java，C#等的调用接口。当我们在Python或C#中调用GDAL的API函数时，其实底层执行的是C/C++编译的二进制文件。

    GDAL不但提供了API借口方便开发人员自定义自己的功能，而且还提供了一系列实用工具（Command Line Tools）可以实现方便快速的空间数据处理。我们可以使用这些实用工具，结合Linux Shell脚本或者Windows批处理脚本进行大批量空间数据的批量处理。

     下面主要介绍GDAL下载使用以及常用实用工具（Command Line Tools）介绍。

2、GDAL下载使用

    GDAL只是一个开源库，并不是一个单独的软件，而是C++写的源代码，需要编译成动态链接库（DLL）后才能为我们程序调用，如果需要在C#环境下调用，还需特别编译C#版的DLL，当然可以直接从GDAL官网上下载编译好的DLL，地址如下：http://www.gisinternals.com/sdk.php 。

    下载VS版本对应的GDAL版本解压后，DLL文件位于\bin\目录:

    C#调用的其他DLL以及部分exe应用程序位于\bin\gdal\csharp\目录:

    C#调用的其他exe应用程序位于\bin\gdal\apps\目录:

    C#使用GDAL库时，将上述DLL与exe应用程序全部拷贝至C#工程的Debug目录下，C#工程引用需要的DLL即可，无需安装。

3、GDAL实用工具介绍

    GDAL提供了多个实用工具，主要是exe应用程序，C#可以在调用这些exe应用程序进行空间数据的批量处理，下面对部分实用工具功能进行简单介绍。

• gdalinfo.exe：显示GDAL支持的各种栅格文件的信息。
• gdal_translate.exe：在不同的格式间进行转换。同时，潜在的执行了一些切割、重采样和使像素比例变化的任务。
• gdalwarp.exe：投影转换和投影绑定，同时也可以进行图像镶嵌。这个程序可以重新投影所支持的投影，而且如果图像("raw" with)控制信息也可以把GCPs 和图像存储在一起
• gdaltindex.exe：创建栅格索引的SHP 文件。它能为每个栅格数据建立一个记录：一个包含栅格名称的属性，以及这个栅格的外边界所组成的多边形。
• gdal_contour.exe：从一个栅格DEM生成矢量的等值线。
• gdaltransform.exe ：与PROJ相似。进行投投影转换。
• nearblack.exe 将栅格中接处黑\白的像元置成黑色或白色。这可以用来修补压缩丢失信息而造成的不准确，以便于在镶嵌时将其视为透明。
• gdal_grid.exe：从分散的点生成栅格，有插值的意思。
• ogrinfo.exe：显示OGR支持的矢量数据的信息。
• ogr2ogr.exe：进行不同简单矢量格式转换。
• gdaladdo.exe：在文件内建立金字塔，提高文件打开和浏览速度。
• gdalbuildvrt.exe： 为数据构建 VRT。
• gdaldem.exe：DEM分析与可视化工具,可进行坡度、坡向和山影分析，以及高程分色渲染功能。

    另外，GDAL还提供有基于Python脚本的实用工具(.py文件，如下图），也可以用C#进行调用，但需要有Python运行环境。

• rgb2pct.py：将24bit的RGB图像转换为8bit颜色表图像。
• pct2rgb.py ： 将8bit颜色表图像转换为24bit的RGB图像。
• gdal_merge.py ： Build a quick mosaic from a set of images。
• gdal2tiles.py：生成 TMS瓦片结构，可用Google Earth(KML)或一般web浏览器进行浏览。
• gdal_rasterize：将矢量数据栅格化。
• gdal_retile.py：Retiles a set of tiles and/orbuild tiled pyramid levels。
• gdal_proximity.py ： Compute a raster proximity map。
• gdal_polygonize.py：Generate polygons from raster。
• gdal_sieve.py：Raster Sieve filter。
• gdal_fillnodata.py：Interpolate in nodata regions。

    GDAL基于Python脚本的实用工具由于需要有Python运行环境，等后续使用Python进行遥感影像处理软件开发时再介绍。接下来的文章主要介绍并分享C#调用GDAL库（主要是exe实用工具）开发的遥感影像批处理工具。

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