GDAL 读取影像元数据

前言

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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。

ini 复制代码

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。

ini 复制代码

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。

python 复制代码

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。

bash 复制代码

# 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。

bash 复制代码

# 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。

python 复制代码

# 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。

python 复制代码

  # 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。

ini 复制代码

dataset = None

参考资料

$1$ GDAL 简介

$2$ GDAL 下载安装

$3$ GDAL 开发起步