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

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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* @date  2025/05*/
public class ElevationCalculator {static {// 初始化GDALgdal.AllRegister();}public static List<Map<String, Object>> extractElevations(String tifPath, String coordString) {// 初始化GDALgdal.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 // WGS84SpatialReference 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！

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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

EPSG 编码

• 定义：EPSG 是一个国际标准，用于唯一标识地理坐标系和投影坐标系。

• 应用场景：GIS 数据交换、API 接口调用。

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2. ✅常见的地理坐标系

2.0 CGCS2000（EPSG:4490）

• 名称： China Geodetic Coordinate System 2000

• 类型： 地理坐标系（GCS）

• 单位： 度

• 用途： 中国国家测绘数据（相当于中国版的 WGS84）

• 说明： 和 WGS84 非常接近，但更精确地匹配中国大地测量需求。

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

• 定义：WGS84 是全球最常用的地理坐标系之一，由美国国防部制定。
• 椭球体：基于克拉索夫斯基椭球体。
• 用途：GPS 系统默认使用此坐标系。
• 特点：
  • 经纬度范围：纬度 [-90°, 90°]，经度 [-180°, 180°]。
  • 应用场景：全球导航、航空、航海等领域。
• 示例：51.5074° N, 0.1278° W（伦敦的 WGS84 坐标）。
• 单位： 十进制度（degrees）

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2.2 GCJ-02 (中国国家测绘局坐标系 火星坐标系)

• 定义：GCJ-02 是中国特有的加密坐标系，又称“火星坐标”。 
• 背景：由于国家安全考虑，中国对公开的地理坐标进行了加密处理。是对 WGS84 加密后的结果，存在偏移。
• 特点：
  • 经纬度范围与 WGS84 相同，但实际位置会偏移。
  • 加密算法复杂，无法直接从 WGS84 转换。
• 应用场景：中国地图服务（如百度地图、高德地图）。
• 示例：39.9096° N, 116.3972° E（北京天安门广场的 GCJ-02 坐标）。

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2.3 BD-09 (百度坐标系)

• 定义：BD-09 是百度基于 GCJ-02 的进一步加密坐标系。
• 背景：百度地图在 GCJ-02 的基础上增加了额外的偏移量。（偏移更大）
• 特点：
  • 更加偏离 WGS84 的真实位置。
  • 百度地图的默认坐标系。
• 应用场景：百度地图服务。
• 示例：39.915° N, 116.404° E（北京天安门广场的 BD-09 坐标）。

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2.4 UTM (Universal Transverse Mercator)

• 定义：UTM 是一种基于墨卡托投影的全球投影坐标系。
• 分区：将地球划分为 60 个带（每个带 6° 宽），每个带独立计算坐标。
• 特点：
  • 横轴为经度，纵轴为纬度。
  • 坐标单位为米。
  • 区分东西半球。
• 应用场景：军事、工程、地形图绘制。
• 示例：33N 530000 4830000（第 33 带的 UTM 坐标）。

EPSG代码	描述
32652	WGS84 / UTM zone 52N（适用于中国东北部）
32650	WGS84 / UTM zone 50N（华东）

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2.5 Lambert Conformal Conic (LCC)

• 定义：LCC 是一种圆锥投影坐标系，常用于中纬度地区的地图。
• 特点：
  • 投影中心为两个标准纬线。
  • 保持角度不变形。
  • 适合描述中纬度区域的地图。
• 应用场景：气象、航空、交通等领域。
• 示例：NAD83 / New York Long Island（美国纽约长岛的 LCC 坐标）。

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3. ✅常见的投影坐标系

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

• 定义：Web Mercator 是互联网地图服务中最常用的投影坐标系。
• 特点：
  • 将地球表面投影到平面。
  • 纬度范围：[-85.0511°, 85.0511°]。
  • 经度范围：[-180°, 180°]。
  • 单位为米。
• 应用场景：使用墨卡托投影将球面地图映射成二维平面，适合切图瓦片地图展示。Google Maps、Bing Maps、OpenStreetMap。
• 示例：-8528596 4647530（伦敦的 Web Mercator 坐标）。

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3.2 State Plane Coordinate System (SPCS)

• 定义：SPCS 是美国各州使用的投影坐标系。
• 特点：
  • 每个州有独立的投影方式。
  • 坐标单位为英尺或米。
• 应用场景：美国土地管理、城市规划。
• 示例：2967 123456 456789（纽约州的 SPCS 坐标）。

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2️⃣常用的坐标拾取器

腾讯的坐标拾取器：精度是6位

访问地址：坐标拾取器 - 腾讯地图

百度的坐标拾取器：精度是6位

访问地址：拾取坐标系统 

谷歌的坐标拾取器：

访问地址：https://www.google.com/maps/

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