¿Crear una imagen con posiciones específicas de latitud/longitud utilizando GDAL?

Question

Tengo un archivo ASCII con latitud, longitud y data_val en el siguiente formato.

35-13.643782N, 080-57.190157W, 118.6
...

Tengo un archivo de imagen GeoTiff, y puedo verlo fácilmente.

Quiero colocar un "pin" (puede ser un punto/bandera/estrella o lo que sea más fácil) en la imagen en la posición específica de latitud/longitud encontrada en el archivo ASCII.

Esto es lo que he conseguido hacer hasta ahora:

Mi imagen de origen tiene este aspecto:

Driver: GTiff/GeoTIFF
Files: /tmp/Charlotte SEC 100.tif
Size is 16867, 12358
Coordinate System is:
PROJCS["Lambert Conformal Conic",
    GEOGCS["NAD83",
        DATUM["North_American_Datum_1983",
            SPHEROID["GRS 1980",6378137,298.2572221010042,
                AUTHORITY["EPSG","7019"]],
            AUTHORITY["EPSG","6269"]],
        PRIMEM["Greenwich",0],
        UNIT["degree",0.0174532925199433],
        AUTHORITY["EPSG","4269"]],
    PROJECTION["Lambert_Conformal_Conic_2SP"],
    PARAMETER["standard_parallel_1",38.66666666666666],
    PARAMETER["standard_parallel_2",33.33333333333334],
    PARAMETER["latitude_of_origin",34.11666666666667],
    PARAMETER["central_meridian",-78.75],
    PARAMETER["false_easting",0],
    PARAMETER["false_northing",0],
    UNIT["metre",1,
        AUTHORITY["EPSG","9001"]]]
Origin = (-365041.822331817995291,240536.419747152860509)
Pixel Size = (42.334586069440391,-42.334898968590878)
Metadata:
  AREA_OR_POINT=Area
  TIFFTAG_DATETIME=2016:06:24 12:46:45
  TIFFTAG_RESOLUTIONUNIT=2 (pixels/inch)
  TIFFTAG_SOFTWARE=Adobe Photoshop CS5 Windows
  TIFFTAG_XRESOLUTION=300
  TIFFTAG_YRESOLUTION=300
Image Structure Metadata:
  COMPRESSION=LZW
  INTERLEAVE=BAND
Corner Coordinates:
Upper Left  ( -365041.822,  240536.420) ( 82d48'55.43"W, 36d13' 4.92"N)
Lower Left  ( -365041.822, -282638.262) ( 82d35'10.11"W, 31d30'17.00"N)
Upper Right (  349015.641,  240536.420) ( 74d51'46.40"W, 36d13'26.16"N)
Lower Right (  349015.641, -282638.262) ( 75d 4'55.60"W, 31d30'36.99"N)
Center      (   -8013.091,  -21050.921) ( 78d50'12.11"W, 33d55'36.35"N)
Band 1 Block=16867x1 Type=Byte, ColorInterp=Palette
  Color Table (RGB with 256 entries)
    0: 255,255,255,255
...

Esto es lo que he conseguido improvisar en Python:

from osgeo import gdal, osr

src_filename = '/tmp/Charlotte SEC 100.tif'
dst_filename = '/tmp/foo.tiff'

# Opens source dataset
src_ds = gdal.Open(src_filename)
format = "GTiff"
driver = gdal.GetDriverByName(format)

# Open destination dataset
dst_ds = driver.CreateCopy(dst_filename, src_ds, 0)

# Specify raster location through geotransform array
# (upperleftx, scalex, skewx, upperlefty, skewy, scaley)
# Scale = size of one pixel in units of raster projection
# this example below assumes 100x100
gt = [-365041.822, 100, 0, 240536.420, 0, -100]

# Set location
dst_ds.SetGeoTransform(gt)

# Get raster projection
epsg = 4269            # http://spatialreference.org/ref/sr-org/lambert_conformal_conic_2sp/
srs = osr.SpatialReference()
srs.ImportFromEPSG(epsg)
dest_wkt = srs.ExportToWkt()

# Set projection
dst_ds.SetProjection(dest_wkt)

# Close files
dst_ds = None
src_ds = None

Pero, no puedo saber cómo colocar un "punto rojo" en 35-13.643782N, 080-57.190157W

Tengo que aprender algunos detalles nuevos (nomenclatura sobre el SIG).

Answer 1

Su gdalinfo muestra que tiene un GeoTIFF de una sola banda con una tabla de colores (AKA paleta). No puedo ver los valores de esa tabla de colores, por lo que los comandos siguientes convierten la banda única + la tabla de colores en un GeoTIFF de tres bandas RGB. Los comandos también asumen que su archivo ASCII tiene una fila de encabezado y tiene coordenadas en grados decimales, puede que tenga que modificar su archivo si no es así.

Entradas:

$ cat testlonlat.csv
LON,LAT
143.798425,-15.551485
143.827437,-15.535119
143.84561,-15.530017
143.859107,-15.54819
143.812347,-15.523641
143.853581,-15.534694
143.883337,-15.537669
143.885356,-15.561687
143.887694,-15.588468

$ gdalinfo testutm.tif
Driver: GTiff/GeoTIFF
Files: testutm.tif
Size is 1102, 959
Coordinate System is:
PROJCS["WGS 84 / UTM zone 54S",
    GEOGCS["WGS 84",
        DATUM["WGS_1984",
            SPHEROID["WGS 84",6378137,298.257223563,
                AUTHORITY["EPSG","7030"]],
            AUTHORITY["EPSG","6326"]],
        PRIMEM["Greenwich",0,
            AUTHORITY["EPSG","8901"]],
        UNIT["degree",0.0174532925199433,
            AUTHORITY["EPSG","9122"]],
        AUTHORITY["EPSG","4326"]],
    PROJECTION["Transverse_Mercator"],
    PARAMETER["latitude_of_origin",0],
    PARAMETER["central_meridian",141],
    PARAMETER["scale_factor",0.9996],
    PARAMETER["false_easting",500000],
    PARAMETER["false_northing",10000000],
    UNIT["metre",1,
        AUTHORITY["EPSG","9001"]],
    AXIS["Easting",EAST],
    AXIS["Northing",NORTH],
    AUTHORITY["EPSG","32754"]]
Origin = (798741.168775000027381,8282084.855279999785125)
Pixel Size = (10.000000000000000,-10.000000000000000)
Metadata:
  AREA_OR_POINT=Area
Image Structure Metadata:
  INTERLEAVE=BAND
Corner Coordinates:
Upper Left  (  798741.169, 8282084.855) (143d47' 4.96"E, 15d31'16.22"S)
Lower Left  (  798741.169, 8272494.855) (143d47' 9.15"E, 15d36'27.98"S)
Upper Right (  809761.169, 8282084.855) (143d53'14.43"E, 15d31'11.47"S)
Lower Right (  809761.169, 8272494.855) (143d53'18.78"E, 15d36'23.20"S)
Center      (  804251.169, 8277289.855) (143d50'11.83"E, 15d33'49.74"S)
Band 1 Block=1102x7 Type=Byte, ColorInterp=Palette
  Color Table (RGB with 256 entries)
    0: 120,112,136,255
    1: 96,104,88,255
    ...
    254: 76,124,140,255
    255: 232,228,236,255

Proceso:

$ gdal_translate -expand rgb testutm.tif testutm_rgb.tif

$ ogr2ogr -f "GeoJSON" -dialect sqlite                      \
  -sql "select ST_buffer(Geometry,0.001) from testlonlat"   \
  -s_srs EPSG:4326 -t_srs EPSG:32754                        \
  /vsistdout/ CSV:testlonlat.csv -oo X_POSSIBLE_NAMES=Lon   \
  -oo Y_POSSIBLE_NAMES=Lat |  gdal_rasterize -b 1 -b 2 -b 3 \
  -burn 255 -burn 0 -burn 0 /vsistdin/ testutm_rgb.tif

El último comando hace lo siguiente:

• almacena el punto Lon/Lat en un polígono más grande para que se vea mejor (puedes omitirlo si sólo quieres un píxel coloreado en rojo)
• convierte de WGS84 Lat/Lon (EPSG:4326) al mismo sistema de coordenadas que el raster (EPSG:32754 que es WGS 84 UTM Zona 54S, su CRS será diferente)
• escribe el polígono de salida como GeoJSON a STDOUT y lo canaliza a gdal_rasterize
• quema RGB 255,0,0 en las bandas de trama RGB 1, 2 y 3

Resultado:

Answer 2

Tienes un buen comienzo. gdal.CreateCopy se encargará de la georreferenciación, por lo que no tendrás que configurarlo una segunda vez utilizando la geotransformación y la proyección.

El proceso completo transformará las coordenadas lon/lat en las coordenadas XY de la referencia espacial raster. A continuación, estas coordenadas XY se transformarán en los índices row,col del raster utilizando la geotransformación inversa. Se escribirá un valor de píxel en esa posición.

from osgeo import gdal, osr
import numpy as np

src_filename = '/tmp/Charlotte SEC 100.tif'
dst_filename = '/tmp/foo.tiff'

# Opens source dataset
src_ds = gdal.Open(src_filename)
format = "GTiff"
driver = gdal.GetDriverByName(format)

# Open destination dataset
dst_ds = driver.CreateCopy(dst_filename, src_ds, 0)

# Get raster projection
epsg = 4269         # http://spatialreference.org/ref/sr-org/lambert_conformal_conic_2sp/
srs = osr.SpatialReference()
srs.ImportFromEPSG(epsg)

# Make WGS84 lon lat coordinate system
world_sr = osr.SpatialReference()
world_sr.SetWellKnownGeogCS('WGS84')

# Transform lon lats into XY
lonlat = [[0.,30.], [20., 30.], [25., 30.]]
coord_transform = osr.CoordinateTransformation(world_sr, srs)
newpoints = coord_transform.TransformPoints(lonlat) # list of XYZ tuples

# Make Inverse Geotransform  (try:except due to gdal version differences)
try:
    success, inverse_gt = gdal.InvGeoTransform(gt)
except:
    inverse_gt = gdal.InvGeoTransform(gt)

# [Note 1] Set pixel values
marker_array_r = np.array([[255]], dtype=np.uint8)
marker_array_g = np.array([[0]], dtype=np.uint8)
marker_array_b = np.array([[0]], dtype=np.uint8)
for x,y,z in newpoints:
    pix_x = int(inverse_gt[0] + inverse_gt[1] * x + inverse_gt[2] * y)
    pix_y = int(inverse_gt[3] + inverse_gt[4] * x + inverse_gt[5] * y)
    dst_ds.GetRasterBand(1).WriteArray(marker_array_r, pix_x, pix_y)
    dst_ds.GetRasterBand(2).WriteArray(marker_array_g, pix_x, pix_y)
    dst_ds.GetRasterBand(3).WriteArray(marker_array_b, pix_x, pix_y)

# Close files
dst_ds = None
src_ds = None

Nota 1:

El comando gdal.RasterBand.WriteArray(array, xoff, yoff) opera desde la esquina superior izquierda. En este ejemplo proporciono un array de 1x1 con el valor 255, por lo que xoff y yoff son los índices reales de fila, col para la posición lon/lat. Si quieres escribir un cuadrado de 3x3, tienes que ajustar xoff y yoff restando 1. También debes asegurarte de que el tipo de datos de la matriz coincide con el de la trama. Debido a que usted dijo que quiere un "punto rojo", estoy asumiendo que hay tres bandas de uint8.