Python で GeoTIFF を使ってみる

前準備

Python 64 ビット版のインストール，pip と setuptools の更新（Windows 上）

Windows での Python 3.10 のインストール，pip と setuptools の更新: 別ページ »で説明

Python の公式ページ: https://www.python.org/

Python 開発環境のインストール

• Windows での Python 開発環境として，Python コンソール（Jupyter Qt Console）, Jupyter ノートブック (Jupyter Notebook), Jupyter Lab, Nteract, spyder のインストール: 別ページ »で説明
• Windows での PyCharm のインストール: 別ページ »で説明
• Windows での PyScripter のインストール: 別ページ »で説明

gdal Windows 版のインストール

OSGeo4W のインストールを行っておくこと

GeoTIFF サンプルデータファイルの準備 (1)

1. GeoTIFF サンプルデータファイルのダウンロード

   次の Web ページから cea.tif をダウンロード

   http://download.osgeo.org/geotiff/samples/gdal_eg/

   
2. ダウンロードした .tif ファイルを，分かりやすいディレクトリ（例えばd:\)に保存

GeoTIFF サンプルデータファイルの準備 (基盤地図情報の数値標高モデル)

【外部ページへのリンク】 http://sanvarie.hatenablog.com/entry/2016/01/10/163027

ありがとうございます．

基盤地図情報・数値標高モデルのダウンロード

1. 　国土地理院の「基盤地図情報ダウンロード」の Web ページを開く

   https://fgd.gsi.go.jp/download/

2. 「ログイン画面はこちら」をクリック
   
3. 「基盤地図情報・数値標高モデル」の下の 「ファイル選択へ」をクリック
   
4. ダウンロードしたい数値標高モデルの範囲を選ぶ
   
5. 選び終わったら，「ダウンロードファイル確認へ」をクリック
   
6. 「すべてチェック」をクリック

   ※ 「5A」は航空レーザー測量，「5B」は写真測量．

   
7. 「まとめてダウンロード」をクリック
   
8. ログインする
   
9. アンケートに協力する（正しく回答する）
10. .zip ファイルのダウンロードが始まるので確認する
    
11. ダウンロードした .zip ファイルを展開（解凍）する．分かりやすいディレクトリに置く．

    ※ 展開（解凍）すると .zip ファイルができるので確認する．

    
12. さらに展開（解凍）すると .xml ファイルができるので確認する．
    

    ファイル名: FG_GML-5133-41-00-DEM5A-201601001.xml

    • 5133: １次メッシュ番号
    • 41: ２次メッシュ番号
    • 00: ３次メッシュ番号
    • 5A: 「5A」は航空レーザー測量，「5B」は写真測量．
    • 20161001: 年月日

基盤地図情報の数値標高モデルを GeoTIFF に変換

1. 「GeoTIFFを格納するフォルダ」を１つ作り，そこに，すべての .xml ファイル を集める．
   
2. http://sanvarie.hatenablog.com/entry/2016/01/10/163027 に記載のプログラムを実行してみる

   優れたソフトウェアの公開に感謝を表明します．

   まず，プログラム内のXMLを格納するフォルダ，GeoTIFFを格納するフォルダは適切に設定する必要がある（下図のように）．

   

   実行は簡単でした．

   

   ※ Windows で実行するとき，次のようなエラーが出ることがあります

   UnicodeDecodeError: 'cp932' codec can't decode byte 0x85 in position 395: illegal multibype sequence.

   

   ※ 次のように，プログラムファイルを書き換えて回避しました（書き換え箇所２か所）

   

   
3. Windows でファイルを見てみると、つぎのようになります
   

GeoTIFF ファイルの読み込み

Python で GeoTIFF のデータを読み込む

ここでは，GeoTIFF のファイル d:/cea.tif を numpy 形式のオブジェクト a に読み込む．確認のため print コマンドで，a の中身, a の要素数, GeoTIFF の縦横, 画素値の最大値と最小値を表示している

1. Python プログラムを実行する

   Python プログラムの実行: 別ページ »で説明

   Python のまとめ: 別ページ »にまとめ

   import gdal
   import numpy as np
   
   ds = gdal.Open('d:/cea.tif', gdal.GA_ReadOnly)
   a = np.array([ds.GetRasterBand(i + 1).ReadAsArray() for i in range(ds.RasterCount)])
   print(a)
   print(a.shape)
   print(ds.RasterXSize, ds.RasterYSize)
   

   Python プログラムの編集と実行

   
2. 実行結果を確認する．

   「514 415」は、GeoTIFF の縦横を表示している

   
3. 続いて次のプログラムを実行してみる

   「255」や「0」は、画素値の最大値と最小値である．

   np.max(a)
   np.min(a)
   

   
4. 念のため別の GeoTIFF ファイル E:/FG-GML-5133-41-DEM5A/51334100.tifで，同じことを繰り返してみる

   import gdal
   import numpy as np
   
   ds = gdal.Open('E:/FG-GML-5133-41-DEM5A/51334100.tif', gdal.GA_ReadOnly)
   a = np.array([ds.GetRasterBand(i + 1).ReadAsArray() for i in range(ds.RasterCount)])
   print(a)
   print(a.shape)
   print(ds.RasterXSize, ds.RasterYSize)
   print( np.max(a) )
   print( np.min(a) )
   

   そして、実行結果を確認する

   

GeoTIFF ファイルからの緯度経度の取得

1. Python で GeoTIFF の緯度経度を取得

   https://stackoverflow.com/questions/2922532/obtain-latitude-and-longitude-from-a-geotiff-file に記載のプログラムを次のように書き換えて使用．（書き換えた部分は太字で示す）。

   
   import gdal
   import osr
   
   ds = gdal.Open('d:/cea.tif', gdal.GA_ReadOnly)
   
   old_cs= osr.SpatialReference()
   old_cs.ImportFromWkt(ds.GetProjectionRef())
   
   # create the new coordinate system
   wgs84_wkt = """
   GEOGCS["WGS 84",
       DATUM["WGS_1984",
           SPHEROID["WGS 84",6378137,298.257223563,
               AUTHORITY["EPSG","7030"]],
           AUTHORITY["EPSG","6326"]],
       PRIMEM["Greenwich",0,
           AUTHORITY["EPSG","8901"]],
       UNIT["degree",0.01745329251994328,
           AUTHORITY["EPSG","9122"]],
       AUTHORITY["EPSG","4326"]]"""
   new_cs = osr.SpatialReference()
   new_cs .ImportFromWkt(wgs84_wkt)
   
   # create a transform object to convert between coordinate systems
   transform = osr.CoordinateTransformation(old_cs,new_cs) 
   
   #get the point to transform, pixel (0,0) in this case
   width = ds.RasterXSize
   height = ds.RasterYSize
   gt = ds.GetGeoTransform()
   minx = gt[0]
   miny = gt[3] + width*gt[4] + height*gt[5] 
   maxx = gt[0] + width*gt[1] + height*gt[2]
   maxy = gt[3] 
   
   #get the coordinates in lat long
   latlong = transform.TransformPoint(minx, miny) 
   print(latlong)
   latlong = transform.TransformPoint(maxx, maxy) 
   print(latlong)
   

   Python プログラムの編集と実行

   

   実行結果の例

   
2. 正しい値なのか確認のため，gdal に付属の gdalinfo コマンドで, .tif ファイルの情報を取得. 先ほどの結果が正しいか確認できる．

   太字のところは、実際のディレクトリを調べて読み替えてください

   C:\ProgramData\Anaconda3\pkgs\libgdal-2.2.1-vc14_2\Library\bin\gdalinfo.exe d:\cea.tif
   

   
3. 念のため別の GeoTIFF ファイル E:/FG-GML-5133-41-DEM5A/51334100.tifで，同じことを繰り返してみる

   
   import gdal
   import osr
   
   ds = gdal.Open('E:/FG-GML-5133-41-DEM5A/51334100.tif', gdal.GA_ReadOnly)
   
   old_cs= osr.SpatialReference()
   old_cs.ImportFromWkt(ds.GetProjectionRef())
   
   # create the new coordinate system
   wgs84_wkt = """
   GEOGCS["WGS 84",
       DATUM["WGS_1984",
           SPHEROID["WGS 84",6378137,298.257223563,
               AUTHORITY["EPSG","7030"]],
           AUTHORITY["EPSG","6326"]],
       PRIMEM["Greenwich",0,
           AUTHORITY["EPSG","8901"]],
       UNIT["degree",0.01745329251994328,
           AUTHORITY["EPSG","9122"]],
       AUTHORITY["EPSG","4326"]]"""
   new_cs = osr.SpatialReference()
   new_cs .ImportFromWkt(wgs84_wkt)
   
   # create a transform object to convert between coordinate systems
   transform = osr.CoordinateTransformation(old_cs,new_cs) 
   
   #get the point to transform, pixel (0,0) in this case
   width = ds.RasterXSize
   height = ds.RasterYSize
   gt = ds.GetGeoTransform()
   minx = gt[0]
   miny = gt[3] + width*gt[4] + height*gt[5] 
   maxx = gt[0] + width*gt[1] + height*gt[2]
   maxy = gt[3] 
   
   #get the coordinates in lat long
   latlong = transform.TransformPoint(minx, miny) 
   print(latlong)
   latlong = transform.TransformPoint(maxx, maxy) 
   print(latlong)