GDAL 读取影像元数据

前言

❝

元数据是用来描述数据的数据，其作为数据的"说明书"，是实现空间数据有效管理与深度应用的基础支撑。它通过记录数据来源、投影信息、属性定义、采集精度等核心要素，确保GIS数据的可理解性与可追溯性，为数据使用者提供准确的背景信息，在GIS开发中具有重要意义。

本篇教程在之前一系列文章的基础上讲解

• GDAL 简介[1]
• GDAL 下载安装[2]
• GDAL 开发起步[3]

如果你还没有看过，建议从那里开始。

1. 开发环境

本文使用如下开发环境，以供参考。

时间：2025年

系统：Windows 10

Python：3.11.7

GDAL：3.7.3

2. GeoTIFF 元素据内容

2.1. 图像基本信息

元数据项	描述
图像宽度	水平方向像素数量
图像高度	垂直方向像素数量
数据类型	像素值的数据类型（如Byte、Int16、Float32等）
波段数量	图像的光谱波段数

2.2. 坐标参考系统(CRS)信息

（1）地理坐标系参数

• 地理类型代码：指定地理坐标系类型（如WGS84、北京54等）
• 大地基准面代码：参考椭球体参数代码
• 本初子午线：起始经线定义（通常为格林威治）
• 线性单位：坐标单位（米、度等）
• 角度单位：角度测量单位（弧度、度等）
• 椭圆体参数：自定义椭圆体的长半轴、短半轴和扁率

（2）投影坐标系参数

• 投影编码：投影类型代码（如UTM、兰伯特等）
• 标准纬线：投影的标准纬线纬度
• 中央经线：投影中心经线
• 原点坐标：投影原点的东向和北向坐标
• 比例因子：投影的缩放比例
• 假东距/假北距：东向和北向偏移值

2.3. 地理空间信息

地理范围

• 最小X坐标：图像西边界坐标
• 最大X坐标：图像东边界坐标
• 最小Y坐标：图像南边界坐标
• 最大Y坐标：图像北边界坐标
• 角点坐标：四个角点的精确地理坐标

3. GDAL 读取 GeoTIFF 元数据

由于我未下载Python IDE，所以有关代码示例都以下步骤为准。

新建一个文本文件，然后将其后缀修改为.py，使用文本编辑器打开，在其中写入以下代码。

（一）打开GeoTIFF影像 通过调用Open方法打开影像数据集，参数为GeoTIFF数据路径。

from osgeo import gdal
# 打开GeoTIFF影像
dataset = gdal.Open("LC08_L1TP_130042_20210212_20210304_01_T1_B1.TIF")

在本示例中，当前GDAL版本会弹出警告信息。提示需要进行异常处理，可以调用异常方法或者忽略异常，而在GDAL 4.0版本中，将会默认开启异常处理。

FutureWarning: Neither gdal.UseExceptions() nor gdal.DontUseExceptions() has been explicitly called. In GDAL 4.0, exceptions will be enabled by default.

所以可以在代码中添加异常处理语句。

from osgeo import gdal

# 启用异常处理（推荐）
gdal.UseExceptions()

# 打开GeoTIFF影像
dataset = gdal.Open("LC08_L1TP_130042_20210212_20210304_01_T1_B1.TIF")

（二）读取影像基本信息

可以通过以下方法或者属性获取影像基本信息。

• dataset.GetDescription()：影像描述信息（通常为文件路径）
• dataset.RasterCountprint：波段数量
• dataset.RasterXSize：影像宽度（X方向像元数）
• dataset.RasterYSize：影像高度（Y方向像元数）

修改读取影像基本信息代码如下。

from osgeo import gdal

# 启用异常处理（推荐）
gdal.UseExceptions()

# 打开影像文件
dataset = gdal.Open("D:AppLC81300422021043LGN00LC08_L1TP_130042_20210212_20210304_01_T1_B1.TIF")

if dataset is None:
    print("无法打开GeoTIFF文件，请检查数据")
else:

    # 获取影像基本信息
    print("影像描述（通常为文件路径）：", dataset.GetDescription())
    print("波段数量：",dataset.RasterCount)
    print("影像宽度（X方向像元数）：",dataset.RasterXSize)
    print("影像高度（Y方向像元数）：",dataset.RasterYSize)

程序输出信息如下：

（三）读取影像坐标系统

接着以上代码添加如下内容，通过数据集方法GetProjection即可获取坐标系信息。

# 获取坐标系统信息
projection = dataset.GetProjection()
if projection:
    print("n坐标系统：",projection)

输出信息显示坐标系为WGS 84 / UTM zone 47N。

（三）读取影像范围信息

接着以上代码添加如下内容，通过数据集方法GetGeoTransform获取坐影像范围信息。

# 读取地理范围信息
geotransform = dataset.GetGeoTransform()
if geotransform:
    print("n范围参数：",geotransform)
    print("左上角X坐标：",geotransform[0])
    print("水平分辨率：",geotransform[1])
    print("左上角Y坐标：",geotransform[3])
    print("垂直分辨率：",geotransform[5])

输出信息显如下。

（四）读取元数据域

可以通过以下方法获取元数据域信息。

• GetMetadataDomainList()：获取元数据域名列表
• GetMetadata()：获取默认元素据域，相当于dataset.GetMetadata("")
• GetMetadataItem()：获取特定元数据项

接着以上代码添加如下内容，通过数据集方法GetMetadata可以获取元数据域信息。

# 读取元数据域
print("n读取所有元数据域：",dataset.GetMetadataDomainList())
# 获取默认域的元数据，等价于 dataset.GetMetadata("")
meta_default = dataset.GetMetadata()
if meta_default:
    print("n默认域元数据:")
    for key,value in meta_default.items():
        print(f"{key}：{value}")
# 获取特定域（如 'EXIF'）的元数据
meta_exif = dataset.GetMetadata("EXIF")
print("n特定域信息：",meta_exif)
if meta_exif:
    print("nEXIF 域元数据:")
    for key,value in meta_exif.items():
        print(f"{key}：{value}")

# 获取特定元数据项，例如获取默认域中的 'AREA_OR_POINT'    
point_meta = dataset.GetMetadataItem('AREA_OR_POINT')
if point_meta:
    print(f"n点数据信息：{point_meta}")

输出信息显如下。

（四）读取波段信息

可以通过以下方法或属性获取波段信息。

• GetRasterBand()：获取波段数据
• DataType：获取波段数据类型
• GetNoDataValue()：获取无数据值
• ComputeStatistics：获取统计数据

接着以上代码添加如下内容，通过数据集方法GetRasterBand可以获取波段数据。

  # 获取波段信息
  for i in range(1,dataset.RasterCount+1): # 波段索引从1开始
      band = dataset.GetRasterBand(i)
      print(f"n波段 {i}:")
      print("  数据类型:", band.DataType)
      print("  无数据值:", band.GetNoDataValue())
      # 计算统计信息（如果不存在则会计算，approx_ok=False表示精确计算）
      min_val, max_val, mean_val, std_val = band.ComputeStatistics(False)
      print(f"  最小值: {min_val}, 最大值: {max_val}, 平均值: {mean_val}, 标准差: {std_val}")

输出信息显如下。

最后记得手动关闭 数据集，虽然Python的垃圾回收最终会处理，但显式关闭是好习惯。

dataset = None

参考资料

1\] [GDAL 简介](https://juejin.cn/post/7544949169640063010 "https://juejin.cn/post/7544949169640063010") \[2\] [GDAL 下载安装](https://juejin.cn/post/7545853099353833512 "https://juejin.cn/post/7545853099353833512") \[3\] [GDAL 开发起步](https://juejin.cn/post/7546216246126395432 "https://juejin.cn/post/7546216246126395432")