Python で GeoTIFF を使ってみる

GeoTIFF ファイルの読み込み，

キーワード： GeoTIFF, Python で GeoTIFF ファイルの読み込み，Python で GeoTIFF ファイルからの緯度経度の取得，osr, gdal, 基盤地図情報, 数値標高モデル, 基盤地図情報ダウンロード

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，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)

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/
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)

【関連する外部ページ】 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

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/
「ログイン画面はこちら」をクリック
「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
ダウンロードしたい数値標高モデルの範囲を選ぶ
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
「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．
「まとめてダウンロード」をクリック
ログインする
アンケートに協力する（正しく回答する）
.zip ファイルのダウンロードが始まるので確認する
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．
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

「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．
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る．
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）
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

Python プログラムの実行

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

実行結果を確認する．
「514 415」は、GeoTIFF の縦横を表示している
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)
```

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

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

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
```

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)