Java 处理地理信息数据[DEM TIF文件数据获取高程]

目录

1、导入依赖包

2、读取方法

3、其他相关地理信息相关内容：

1️⃣常用的坐标系

1、GIS 中的坐标系一般分为两大类：

2. ✅常见的地理坐标系

2.0 CGCS2000（EPSG:4490）

2.1 WGS84 (World Geodetic System 1984) （EPSG:4326）

2.2 GCJ-02 (中国国家测绘局坐标系火星坐标系)

2.3 BD-09 (百度坐标系)

2.4 UTM (Universal Transverse Mercator)

2.5 Lambert Conformal Conic (LCC)

3. ✅常见的投影坐标系

3.1 Web Mercator （EPSG:3857 / EPSG:900913）

3.2 State Plane Coordinate System (SPCS)

2️⃣常用的坐标拾取器

使用GADL处理dem TIF 文件获取坐标点的高程值，具体如下：

1、导入依赖包

<!-- GDAL 包引入 https://mvnrepository.com/artifact/org.gdal/gdal -->
<dependency>
    <groupId>org.gdal</groupId>
    <artifactId>gdal</artifactId>
    <version>3.8.0</version>
    <type>pom</type>
</dependency>

此外，最好使用还有GDAL的JDK进行处理！

含有GDAL3.8 的JDK 17https://download.csdn.net/download/qq_43544074/90890314

2、读取方法

代码如下：

import org.gdal.gdal.Band;
import org.gdal.gdal.Dataset;
import org.gdal.gdal.gdal;
import org.gdal.gdalconst.gdalconst;
import org.gdal.osr.CoordinateTransformation;
import org.gdal.osr.SpatialReference;

import java.util.ArrayList;
import java.util.LinkedHashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map;
import java.util.regex.Matcher;
import java.util.regex.Pattern;

/**
 * @author ATB
 * &#064;date  2025/05
 */
public class ElevationCalculator {


    static {
        // 初始化GDAL
        gdal.AllRegister();
    }

    public static List<Map<String, Object>> extractElevations(String tifPath, String coordString) {
        // 初始化GDAL
        gdal.AllRegister();
        List<Map<String, Object>> results = new ArrayList<>();

        Dataset dataset = gdal.Open(tifPath, gdalconst.GA_ReadOnly);
        if (dataset == null) {
            throw new RuntimeException("无法打开TIF文件: " + tifPath);
        }

        // 仿射变换参数
        double[] geoTransform = dataset.GetGeoTransform();
        // 第一个波段
        Band band = dataset.GetRasterBand(1);
        int rasterXSize = dataset.getRasterXSize();
        int rasterYSize = dataset.getRasterYSize();

        // 获取投影信息 // WGS84
        SpatialReference srcSRS = new SpatialReference();
        srcSRS.ImportFromEPSG(4326);
        SpatialReference dstSRS = new SpatialReference(dataset.GetProjection());
        CoordinateTransformation transform = new CoordinateTransformation(srcSRS, dstSRS);

        // 提取字符串中的坐标对
        Pattern pattern = Pattern.compile("\\[([0-9\\.\\-]+),([0-9\\.\\-]+)\\]");
        Matcher matcher = pattern.matcher(coordString);

        while (matcher.find()) {
            double lon = Double.parseDouble(matcher.group(1));
            double lat = Double.parseDouble(matcher.group(2));

            try {
                // 经纬度转换为投影坐标
                double[] proj = transform.TransformPoint(lon, lat);
                if (proj == null || proj.length < 2) {
                    System.err.println("⚠️ 坐标转换失败: " + lon + "," + lat);
                    continue;
                }

                // 计算像素坐标（列、行）
                double x = proj[0];
                double y = proj[1];

                int pixel = (int) ((x - geoTransform[0]) / geoTransform[1]);
                int line = (int) ((y - geoTransform[3]) / geoTransform[5]);

                if (pixel < 0 || pixel >= rasterXSize || line < 0 || line >= rasterYSize) {
                    System.err.println("⚠️ 像素越界: (" + pixel + ", " + line + ")");
                    continue;
                }

                float[] buffer = new float[1];
                band.ReadRaster(pixel, line, 1, 1, buffer);

                Map<String, Object> point = new LinkedHashMap<>();
                point.put("longitude", String.valueOf(lon));
                point.put("latitude", String.valueOf(lat));
                point.put("elevation", String.valueOf(buffer[0]));
                results.add(point);

            } catch (Exception ex) {
                System.err.println("❌ 处理失败: " + lon + ", " + lat + "，错误: " + ex.getMessage());
            }
        }

        dataset.delete(); // 关闭数据集
        return results;
    }

    public static void main(String[] args) {
        String tifPath = "E:\\geodata\\tif\\ASTGTMV003_N45E127\\ASTGTMV003_N45E127_dem.tif";
        String coordinates = "[127.560434,45.480452] [127.547397,45.470760] [127.543923,45.466362] [127.535613,45.462715]";
        List<Map<String, Object>> elevations = extractElevations(tifPath, coordinates);
        System.out.println(elevations);
    }
}

运行后打印内容如下：

[{longitude=127.560434, latitude=45.480452, elevation=355.0}, {longitude=127.547397, latitude=45.47076, elevation=369.0}, {longitude=127.543923, latitude=45.466362, elevation=425.0}, {longitude=127.535613, latitude=45.462715, elevation=447.0}]

获取TIF文件内容信息：


    public static void main(String[] args) {
        // 注册所有的GDAL驱动
        gdal.AllRegister();
        String tifPath = "E:\\geodata\\tif\\ASTGTMV003_N45E127\\ASTGTMV003_N45E127_dem.tif";
        getDemTifInfo(tifPath);
    }


    public static void getDemTifInfo(String tifPath) {
        Dataset dataset = null;

        try {
            dataset = gdal.Open(tifPath, gdalconstConstants.GA_ReadOnly);
            if (dataset == null) {
                throw new RuntimeException("❌ 无法打开文件: " + tifPath);
            }

            System.out.println("📂 文件信息 ========================");
            System.out.println("路径: " + tifPath);
            System.out.printf("尺寸: %d x %d\n", dataset.GetRasterXSize(), dataset.GetRasterYSize());
            System.out.println("波段数: " + dataset.GetRasterCount());

            Band band = dataset.GetRasterBand(1);
            if (band == null) {
                throw new RuntimeException("❌ 无法获取波段信息！");
            }

            System.out.println("\n📈 波段信息 ========================");
            System.out.println("数据类型: " + gdal.GetDataTypeName(band.getDataType()));

            int xSize = band.getXSize();
            int ySize = band.getYSize();
            System.out.printf("像素大小: %d x %d\n", xSize, ySize);

            System.out.println("\n📐 仿射变换参数（GeoTransform） =====");
            double[] geoTransform = dataset.GetGeoTransform();
            System.out.printf("左上角经度 (OriginX): %.6f\n", geoTransform[0]);
            System.out.printf("像素宽度 (PixelSizeX): %.6f\n", geoTransform[1]);
            System.out.printf("X方向旋转: %.6f\n", geoTransform[2]);
            System.out.printf("左上角纬度 (OriginY): %.6f\n", geoTransform[3]);
            System.out.printf("Y方向旋转: %.6f\n", geoTransform[4]);
            System.out.printf("像素高度 (PixelSizeY): %.6f\n", geoTransform[5]);

            System.out.println("\n🌍 投影信息 ========================");
            String projectionWKT = dataset.GetProjectionRef();
            System.out.println("WKT:\n" + projectionWKT);

            SpatialReference srs = new SpatialReference(projectionWKT);
            srs.AutoIdentifyEPSG();

            String authorityName = srs.GetAuthorityName(null);
            String authorityCode = srs.GetAuthorityCode(null);

            if (authorityCode != null) {
                System.out.printf("坐标系来源: %s\n", authorityName);
                System.out.printf("EPSG Code: %s\n", authorityCode);
            } else {
                System.out.println("⚠️ 未能识别 EPSG 编码！");
            }

            String projType = srs.GetAttrValue("PROJCS");
            String geoType = srs.GetAttrValue("GEOGCS");
            System.out.println("地理坐标系: " + geoType);
            System.out.println("投影坐标系: " + projType);

        } catch (Exception e) {
            System.err.println("❌ 处理失败: " + e.getMessage());
        } finally {
            // 释放资源
            if (dataset != null) {
                dataset.delete();
                System.out.println("\n✅ 资源已释放。");
            }
        }
    }

哈尔滨附近的dem tif文件

哈尔滨附近的30米的DEMhttps://download.csdn.net/download/qq_43544074/90890376

至此，就可以计算出来坐标点的高程了！

3、其他相关地理信息相关内容：

1️⃣常用的坐标系

1、GIS 中的坐标系一般分为两大类：

1. 地理坐标系（Geographic Coordinate System, GCS）

基于地球椭球体模型（椭球参考面）
使用经度（longitude）和纬度（latitude）来表示位置（单位为度）
常用于全球范围的数据采集、定位和导航

2. 投影坐标系（Projected Coordinate System, PCS）

将三维地球投影到二维平面
使用X（东向）和 Y（北向）坐标表示位置，通常单位为米

名称	EPSG	类型	常见应用
WGS84	4326	地理坐标系	GPS/卫星定位、原始坐标采集
CGCS2000	4490	地理坐标系	中国测绘标准
GCJ-02	N/A	地理坐标系	高德、腾讯地图（加密）
BD-09	N/A	地理坐标系	百度地图（二次加密）
Web Mercator	3857	投影坐标系	地图展示（Google/OSM）
UTM	326xx	投影坐标系	DEM 处理、空间分析