月球大数据地理空间分析展示平台-【后端】-月球后台服务
13693261870
2023-09-10 1052cd1f5ea5d3e9fad2c332e5bd8fba4af6710c
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
package com.moon.server.service.data;
 
import org.gdal.gdal.Band;
import org.gdal.gdal.Dataset;
import org.gdal.gdal.WarpOptions;
import org.gdal.gdal.gdal;
import org.gdal.ogr.Geometry;
import org.gdal.ogr.ogr;
import org.springframework.stereotype.Service;
 
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Vector;
 
/**
 * 栅格分析服务
 * @author LJW
 * @date 2023-9-1 6:16
 */
@Service
public class RasterAnalysisService {
    public static Dataset clipRaster(Dataset dataset, Geometry geometry) {
        Vector<String> warpOptions = new Vector<>();
        warpOptions.add("-crop_to_cutline");
        warpOptions.add("-cutline");
        warpOptions.add(geometry.ExportToWkt());
        warpOptions.add("-dstalpha");
 
        return gdal.Warp("", new Dataset[]{dataset}, new WarpOptions(warpOptions));
    }
 
    public double[] processClippedDataByLine(String imagePath, String geometryString) {
        // 注册GDAL驱动
        gdal.AllRegister();
        // 打开栅格图像数据集
        Dataset dataset = gdal.Open(imagePath);
        if (dataset == null) {
            throw new RuntimeException("Failed to open raster dataset.");
        }
 
        Geometry geometry = Geometry.CreateFromWkt(geometryString);
 
        Dataset clippedDataset = clipRaster(dataset, geometry);
 
        int width = clippedDataset.GetRasterXSize();
        int height = clippedDataset.GetRasterYSize();
        int bandCount = clippedDataset.getRasterCount();
 
        List<double[]> sum = new ArrayList<>();
        for (int bandIndex = 1; bandIndex <= bandCount; bandIndex++) {
            Band band = clippedDataset.GetRasterBand(bandIndex);
 
            double[] pixelValues = new double[width * height];
            band.ReadRaster(0, 0, width, height, pixelValues);
 
            sum.add(pixelValues);
        }
 
        return calculateAverage(sum);
    }
 
    public double processClippedDataByPolygon(String imagePath, String geometryString) {
        // 注册GDAL驱动
        gdal.AllRegister();
        // 打开栅格图像数据集
        Dataset dataset = gdal.Open(imagePath);
        if (dataset == null) {
            throw new RuntimeException("Failed to open raster dataset.");
        }
 
        Geometry geometry = Geometry.CreateFromWkt(geometryString);
 
        Dataset clippedDataset = clipRaster(dataset, geometry);
 
        int width = clippedDataset.GetRasterXSize();
        int height = clippedDataset.GetRasterYSize();
        int bandCount = clippedDataset.getRasterCount();
 
        double[] bandSum = new double[bandCount];
        for (int bandIndex = 1; bandIndex <= bandCount; bandIndex++) {
            Band band = clippedDataset.GetRasterBand(bandIndex);
 
            double[] pixelValues = new double[width * height];
            band.ReadRaster(0, 0, width, height, pixelValues);
 
            // 多波段归一化处理
            bandSum[bandIndex - 1] = average(pixelValues);
        }
        return average(bandSum);
    }
 
    public double processPoint(String imagePath, String geometryString, int size) {
        // 注册GDAL驱动
        gdal.AllRegister();
        // 打开栅格图像数据集
        Dataset dataset = gdal.Open(imagePath);
        if (dataset == null) {
            throw new RuntimeException("Failed to open raster dataset.");
        }
 
        Geometry geometry = Geometry.CreateFromWkt(geometryString);
 
        double[] geoTransform = dataset.GetGeoTransform();
        double minX = geoTransform[0];
        double pixelWidth = geoTransform[1];
        double rotationX = geoTransform[2];
        double maxY = geoTransform[3];
        double rotationY = geoTransform[4];
        double pixelHeight = geoTransform[5];
 
        double x = geometry.GetX();
        double y = geometry.GetY();
 
        int xPixel = (int) Math.floor((x - minX) / pixelWidth);
        int yPixel = (int) Math.floor((maxY - y) / Math.abs(pixelHeight));
 
        int bandCount = dataset.getRasterCount();
 
        List<double[]> sum = new ArrayList<>();
        for (int bandIndex = 1; bandIndex <= bandCount; bandIndex++) {
            double[] pixelValues = new double[size * size];
            Band band = dataset.GetRasterBand(bandIndex);
            band.ReadRaster(xPixel, yPixel, size, size, pixelValues);
 
            sum.add(pixelValues);
        }
 
        // 释放资源
        gdal.GDALDestroyDriverManager();
 
        return average(calculateAverage(sum));
    }
 
    public List<Double> processLine(String imagePath, String geometryString) {
        // 注册GDAL驱动
        gdal.AllRegister();
        // 打开栅格图像数据集
        Dataset dataset = gdal.Open(imagePath);
        if (dataset == null) {
            throw new RuntimeException("Failed to open raster dataset.");
        }
 
        Geometry geometry = Geometry.CreateFromWkt(geometryString);
 
        // 栅格像素范围
        double[] geoTransform = dataset.GetGeoTransform();
        double minX = geoTransform[0];
        double pixelWidth = geoTransform[1];
        double rotationX = geoTransform[2];
        double maxY = geoTransform[3];
        double rotationY = geoTransform[4];
        double pixelHeight = geoTransform[5];
 
        // geometry像素范围
        double[] bounds = new double[6];
        geometry.GetEnvelope(bounds);
        double startX = bounds[0];
        double endX = bounds[1];
        double startY = bounds[2];
        double endY = bounds[3];
 
        int xStartPixel = (int) Math.floor((startX - minX) / pixelWidth);
        int ySstartPixel = (int) Math.floor((maxY - startY) / Math.abs(pixelHeight));
        int xEndPixel = (int) Math.floor((endX - minX) / pixelWidth);
        int yEndPixel = (int) Math.floor((maxY - endY) / Math.abs(pixelHeight));
 
        List<Double> values = new ArrayList<>();
        for (int y = Math.min(ySstartPixel, yEndPixel); y <= Math.max(ySstartPixel, yEndPixel); y++) {
            for (int x = Math.min(xStartPixel, xEndPixel); x <= Math.max(xStartPixel, xEndPixel); x++) {
                Geometry point = new Geometry(ogr.wkbPoint);
                point.AddPoint(minX + pixelWidth * x, maxY - pixelHeight * y);
                if (geometry.Contains(point)) {
                    values.add(bandValueHandle(dataset, x, y));
                }
            }
        }
 
        return values;
    }
 
    public double processPolygon(String imagePath, String geometryString) {
        // 打开栅格图像数据集
        Dataset dataset = gdal.Open(imagePath);
 
        if (dataset == null) {
            throw new RuntimeException("Failed to open raster dataset.");
        }
 
        Geometry geometry = Geometry.CreateFromWkt(geometryString);
 
        // 栅格像素范围
        double[] geoTransform = dataset.GetGeoTransform();
        double minX = geoTransform[0];
        double pixelWidth = geoTransform[1];
        double rotationX = geoTransform[2];
        double maxY = geoTransform[3];
        double rotationY = geoTransform[4];
        double pixelHeight = geoTransform[5];
 
        // geometry像素范围
        double[] env = new double[6];
        geometry.GetEnvelope(env);
        int xMinPixel = (int) Math.floor((env[0] - minX) / pixelWidth);
        int yMinPixel = (int) Math.floor((maxY - env[3]) / Math.abs(pixelHeight));
        int xMaxPixel = (int) Math.ceil((env[1] - minX) / pixelWidth);
        int yMaxPixel = (int) Math.ceil((maxY - env[2]) / Math.abs(pixelHeight));
 
        int bandCount = dataset.getRasterCount();
        int geometryWidth = Math.abs(xMaxPixel - xMinPixel);
        int geometryHeight = Math.abs(yMaxPixel - yMinPixel);
 
        List<double[]> sum = new ArrayList<>();
        for (int bandIndex = 1; bandIndex <= bandCount; bandIndex++) {
            Band band = dataset.GetRasterBand(bandIndex);
 
            double[] pixelValues = new double[geometryWidth * geometryHeight];
            band.ReadRaster(xMinPixel, yMinPixel, geometryWidth, geometryHeight, pixelValues);
 
            // 多波段归一化处理
            sum.add(pixelValues);
        }
 
        return average(calculateAverage(sum));
    }
 
    public static double average(double[] values) {
        double sum = 0;
        for (double value : values) {
            sum += value;
        }
        return sum / values.length;
    }
 
    public static double[] calculateAverage(List<double[]> list) {
        if (list == null || list.isEmpty()) {
            return new double[0];
        }
 
        int arrayLength = list.get(0).length;
        double[] outArray = new double[arrayLength];
 
        for (int i = 0; i < arrayLength; i++) {
            double sum = 0;
 
            for (double[] array : list) {
                sum += array[i];
            }
 
            outArray[i] = sum / list.size();
        }
 
        return outArray;
    }
 
    public static double bandValueHandle(Dataset dataset, int x, int y) {
        double[] bandSum = new double[dataset.getRasterCount()];
        for (int bandIndex = 1; bandIndex <= dataset.getRasterCount(); bandIndex++) {
            double[] pixelValues = new double[1];
            Band band = dataset.GetRasterBand(bandIndex);
            band.ReadRaster(x, y, 1, 1, pixelValues);
 
            bandSum[bandIndex - 1] = pixelValues[0];
        }
 
        return average(bandSum);
    }
}