PIE SDK打开静止卫星数据

Posted 2021-01-28 piesat

 

1. 功能简介

静止卫星是位于地球赤道上空约3.58万km处，与地面始终保持相对静止的卫星，静止卫星的特点是覆盖区域广，具有很强的机动灵活性，能够对特定区域进行分钟级高重复观测，可快速监测灾害目标的动态变化。目前风云2系列、风云4系列、葵花（Himawari）系列、高分4卫星均为静止卫星。

 

[静止卫星位置示意图]

 

[卫星运行轨迹图]

        

[FY2G数据成像图]                                               [GF4数据成像图]

PIE支持静止卫星数据的显示和浏览，同时提供了针对常用静止卫星数据显示的优化方案，下面以FY4A数据为例来进行介绍。

2. 功能实现说明

2.1   FY4A数据介绍

 

[FY4A数据成像图]

FY4A卫星是气象卫星，其数据采用HDF方式存储，包括4000、2000、1000、500四种分辨率的数据，不同分辨率数据包括不同的通道。其各通道均为默认标称投影的全圆盘的数据，其星下点和卫星姿态等信息均存储中HDF的对应数据集下。

 

[FY4A数据文件截图]

 

[HDF Explorer查看FY4A的4000分辨率数据]

HDF数据是采用了高效率压缩的数据，实现了高效的存储、分发。但却造成了数据的显示浏览缓慢（每次数据浏览，都需要从压缩文件中解压出原始数据，再获取到要显示浏览的数据），并且整个过程会占用大量的内存资源，为了保证数据的高效浏览效率，我们建议将HDF中的各通道数据生成一份支持快速浏览查看的tiff本地缓存数据，以满足浏览查看的需求。

下面我们以FY4A 4000m数据的NOMChannel13通道为例，来演示如何完成对FY4A数据的快速读取、浏览。

2.2  实现思路及原理说明

读取静止卫星的数据的思路为把静止卫星数据中的对应通道（NOMChannel13）保存为一份本地的栅格数据，再通过对栅格数据的浏览，完成对静止卫星数据的浏览。

第一步	打开静止卫星数据为多数据集
第二步	获取指定通道的栅格数据集
第三步	读取第二步中的数据集的数据至内存中
第四步	创建与静止卫星同数据类型、同宽高、同波段数的目标栅格文件
第五步	将数据写入目标栅格数据文件
第六步	对目标栅格数据赋值空间参考和六参数

2.3  核心接口与方法

接口/类	方法	说明
DataSource.DatasetFactory	OpenDataset	打开数据集
DataSource.DatasetFactory	CreateRasterDataset	创建栅格数据集
DataSource.IRasterDataset	Read	将栅格数据读取至内存中
DataSource.IRasterDataset	Write	将内存数据写入至栅格数据中

2.4  示例代码

项目路径	百度云盘地址下/PIE示例程序/05.打开静止卫星数据
数据路径	百度云盘地址下/PIE示例数据/科学数据集HDF文件夹下数据
视频路径	百度云盘地址下/PIE视频教程/05.打开静止卫星数据.avi
示例代码
OpenFileDialog openFile = new OpenFileDialog();     openFile.Filter = "HDF数据|*.hdf";     if (openFile.ShowDialog() != DialogResult.OK)         return;     string channelName = "NOMChannel13";//波段名称     string tempTif = System.IO.Path.GetDirectoryName(openFile.FileName) + "\\NOMChannel13.tiff";//输出tiff路径     ISpatialReference spatialReference = new ProjectedCoordinateSystem();//目标空间参考     spatialReference.ImportFromUserInput("+proj=geos +h=35785863 +a=6378137.0 +b=6356752.3 +lon_0=104.7 +no_defs");     IRasterLayer rasterLayer = OpenStaticData(openFile.FileName, channelName, tempTif, spatialReference);// OpenStaticData方法的定义在下面     if (rasterLayer == null)         return;     //添加至地图并刷新视图     mapControlMain.FocusMap.AddLayer(rasterLayer as ILayer); mapControlMain.ActiveView.PartialRefresh(ViewDrawPhaseType.ViewAll);           /// <summary>         /// 打开风云4A、风云2G等静止卫星数据，读取指定波段数据为tiff         /// </summary>         /// <param name="filePath">hdf路径</param>         /// <param name="channelName">波段通道名称</param>         /// <param name="tiffPath">生成tiff路径</param>         /// <param name="spatialReference">空间参考</param>         /// <returns></returns>         private IRasterLayer OpenStaticData(string filePath, string channelName, string tiffPath, ISpatialReference spatialReference)         {         IRasterLayer rasteLayer = null;         try         {             //打开MultiDataset             IMultiDataset hdfDataset = PIE.DataSource.DatasetFactory.OpenDataset(filePath, OpenMode.ReadOnly) as IMultiDataset;             if (hdfDataset != null)             {                 //遍历，查找指定通道的Dataset，进行数据格式转换                 for (int i = 0; i < hdfDataset.GetDatasetCount(); i++)                 {                     IDataset pTempDataset = hdfDataset.GetDataset(i);                     if (pTempDataset.Name == channelName)                     {                         //将RasterDataset写入指定tiff                         IRasterDataset hdfRasterDatasetBand = pTempDataset as IRasterDataset;                           int nWidth = hdfRasterDatasetBand.GetRasterXSize();                         int nHeight = hdfRasterDatasetBand.GetRasterYSize();                           PixelDataType eDateType = hdfRasterDatasetBand.GetRasterBand(0).GetRasterDataType();                         int count = hdfRasterDatasetBand.GetBandCount();                           int[] bandMap = new int[count];                         for (int j = 0; j < count; j++)                         {                             bandMap[j] = j + 1;                         }                         string[] tempList = null;                         IPixelBuffer pixBuffer = hdfRasterDatasetBand.Read(0, 0, nWidth, nHeight, nWidth, nHeight, bandMap);                         //创建输出栅格数据集                         IRasterDataset tifRasterDataset = DatasetFactory.CreateRasterDataset(tiffPath, nWidth, nHeight, count, eDateType, "GTiff", tempList);                         bool flag = tifRasterDataset.Write(0, 0, nWidth, nHeight, pixBuffer.GetData_Ref(), nWidth, nHeight, eDateType, count, bandMap);                         tifRasterDataset.SpatialReference = spatialReference;                         tifRasterDataset.GetRasterBand(0).SetNoDataValue(65535);                           //六参数，根据输入坐标的不同需要进行动态设置，本示例代码以风云4A-4000m的数据作为实验数据。                         int beginLineNum = 0;                         int nReslution = 4000;                         string beginlineNumStr = hdfDataset.GetMetadataItem("Begin_Line_Number", "");                         if (string.IsNullOrEmpty(beginlineNumStr))                         {                             beginlineNumStr = hdfDataset.GetMetadataItem("geospatial_lat_lon_extent_begin_line_number", "");                             if (string.IsNullOrEmpty(beginlineNumStr)) beginLineNum = 183;                         }                           if (!string.IsNullOrEmpty(beginlineNumStr))                         {                             StringBuilder sb = new StringBuilder();                             foreach (char charStr in beginlineNumStr)                             {                                 if ((charStr >= ‘0‘ && charStr <= ‘9‘) || charStr == ‘ ‘ || charStr == ‘-‘) sb.Append(charStr);                             }                             bool result = int.TryParse(sb.ToString(), out beginLineNum);                         }                           double[] geoTransform = new double[6];                         geoTransform[0] = -5496000;                         geoTransform[1] = nReslution;                         geoTransform[2] = 0;                         geoTransform[3] = 5496000 - beginLineNum * nReslution;                         geoTransform[4] = 0;                         geoTransform[5] = -nReslution;                         tifRasterDataset.SetGeoTransform(geoTransform);                           (tifRasterDataset as IDisposable).Dispose();                         (hdfRasterDatasetBand as IDisposable).Dispose();                         (pixBuffer as IDisposable).Dispose();                           rasteLayer = PIE.Carto.LayerFactory.CreateDefaultLayer(tiffPath) as IRasterLayer;                         break;                     }                 }             }         }         catch (Exception ex)         {             rasteLayer = null;         }         return rasteLayer;         }       mapControlMain.FocusMap.AddLayer(fLayer as ILayer);    mapControlMain.ActiveView.PartialRefresh(PIE.Carto.ViewDrawPhaseType.ViewAll);

2.5  示例截图