GDAL C++ API 学习之路 （1）Dataset篇 代码示例 翻译 自学

GDALDataset Class        “gdal_priv.h”

一组关联的栅格波段，通常来自一个文件。

封装一个或多个栅格波段的数据集

在GDAL中，GDALDataset类并没有直接封装打开文件的方法。相反，您需要使用GDALOpen或其他相关函数来打开数据源，并将其返回为一个新的GDALDataset对象。

使用 GDALOpen（） 或 GDALOpenShared（） 为命名文件创建 GDALDataset，或使用 GDALDriver：：Create（） 或 GDALDriver：：CreateCopy（） 创建新数据集。

GDALOpen()

GDALOpen()是默认函数，它将数据集加载到应用程序的内存中，并阻止其他应用程序打开同一数据集。这通常称为独占访问（exclusive access）

poDataset = (GDALDataset *) GDALOpen( "filenema.tif", GA_ReadOnly );

加载数据时有GA_Update和GA_ReadOnly两种模式

(GDALDataset *)GDALOpen()的详细解释:http://t.csdn.cn/PFmc6

GDALOpenShared()

GDALOpenShared()允许多个应用程序共享数据集，因此它允许在同一时间内打开多个实例。这通常称为共享访问（shared access）

如果您的应用程序需要同时打开并读取或写入多个数据集，则每个数据集都应该使用GDALOpenShared()打开，以避免竞争条件或进程崩溃，但如果您可以确保每个数据集只被一个应用程序或线程访问，那么GDALOpen()是一个合适的选择

GDALDataset* dataset1 = (GDALDataset*) GDALOpenShared("filename1", GA_ReadOnly);
GDALDataset* dataset2 = (GDALDataset*) GDALOpenShared("filename2", GA_ReadOnly);

如果之前已经有线程打开了这个数据集，则它会返回一个指向相同数据集的指针，避免重复打开数据集而浪费资源。这也使得多个线程可以同时访问同一个数据集，提高了程序的效率

注：

GDALOpenShared()函数可以利用已经建立的缓存，是因为在打开数据集时，它会检查内存中是否已经有缓存了该数据集的信息。如果有，则使用已有的缓存而不是重新从硬盘读取数据集。这种缓存机制可以减少程序读取硬盘数据的次数，提高读取效率

通过对数据集进行缓存，GDALOpenShared()函数减少了读取硬盘数据集的次数，节省了系统资源，提高了程序效率，对于处理多个数据集的任务尤为重要

如果使用GDALOpen()函数分别打开多个不同的数据集，会占用较多的缓存和内存，导致程序效率低下，甚至引起内存不足的问题

GDALClose()

参数：要删除的数据集的名称

返回值： 成功 CE_None     失败 CE_Failure

关闭 GDAL 数据集并解除分配与其关联的所有资源的公认方法

关闭GDAL数据集，并且释放与数据集相关的所有资源，以便于操作系统回收该数据集所占用的空间

// 打开数据集
dataset = (GDALDataset*)GDALOpen("filename.tif", GA_ReadOnly);

// 关闭数据集
GDALClose(dataset);

~GDALDataset（）

GDALDataset的析构方法

两种释放数据集方式的比较

    GDALAllRegister();
    GDALDataset* dataset = (GDALDataset*) GDALOpen("my_data.tif", GA_ReadOnly);

    GDALClose(dataset);    //关闭数据集

    dataset = (GDALDataset*) GDALOpen("my_data2.tif", GA_ReadOnly);

    delete dataset;      //销毁对象


    

GDALClose(dataset)，它关闭了数据集并释放占用的资源，但是对象dataset并没有被摧毁，可以继续使用打开新的数据集

delete dataset，直接销毁对象，并在此过程中调用析构函数，释放该对象所占用的所有资源

对于 Windows 用户，不建议对数据集对象使用 delete 运算符，因为在跨模块边界分配和释放内存时存在已知问题。调用GDALClose（）是一个更好的选择

GetRasterXSize()

获取栅格宽度（以像素为单位）  相当于 C 函数 GDALGetRasterXSize（）

参数:无参

返回值：int

GetRasterYSize()

获取栅格高度（以像素为单位）  相当于 C 函数 GDALGetRasterYSize（）

参数:无参

返回值：int

关于GetRasterXSize和GetXSize的理解：

https://blog.csdn.net/qq_69574549/article/details/129896322

GetRasterCount()

获取此数据集上的栅格波段数       与 C 函数 GDALGetRasterCount（） 相同

参数：无参

返回值：int

GDALDataset * dataset = (GDALDataset *)GDALOpen("1.jpeg" , GA_ReadOnly);
	
cout<GetRasterXSize()<GetRasterYSize()<GetRasterCount()<

700
700
3

GetRasterBand()

GDALRasterBand *GetRasterBand (int)  获取数据集的波段对象

相当于 C 函数 GDALGetRasterBand（）。

参数:  nBandId – 要获取的波段的索引号，从 1 到 GetRasterCount（）。

返回:  nBandId 第 n 波段对象

后面有GDALRasterBand的API，但是我们也提前了解下：http://t.csdn.cn/0nS96

FlushCache()

将所有写入缓存数据刷新到磁盘        此方法与 C 函数 GDALFlushCache（） 相同

参数: bAtClosing – 这是否从 GDALDataset 析构函数调用

返回:  成功情况下CE_None

    GDALDataset *ds = (GDALDataset *) GDALOpen("example.tif", GA_Update);

    // 读取栅格数据
    GDALRasterBand *band = ds->GetRasterBand(1);
    int xsize = band->GetXSize();
    int ysize = band->GetYSize();
    float *data = new float[xsize * ysize];
    band->RasterIO(GF_Read, 0, 0, xsize, ysize, data, xsize, ysize, GDT_Float32, 0, 0);

    // 修改栅格数据
    for (int i = 0; i < xsize * ysize; i++) {
        data[i] += 1.0;
    }

    // 写入修改后的栅格数据
    band->RasterIO(GF_Write, 0, 0, xsize, ysize, data, xsize, ysize, GDT_Float32, 0, 0);

    // 刷新缓存，将修改写入文件
    band->FlushCache();

    delete [] data;

    // 关闭栅格文件
    GDALClose(ds);

中间暂时看不懂没关系，只需要知道中间部分是修改了example.tif的band1的数据，每个数据都+1了

bool bAtClosesing

bool bAtClosesing参数表示是否在文件关闭时自动刷新缓存。如果设置为true，则在调用GDALClose（）函数关闭文件时会自动调用FlushCache（）函数，将缓存中的修改写入文件中。如果设置为false，则在文件关闭时不会自动刷新缓存，需要在程序中手动调用FlushCache（）函数来刷新缓存

需要注意的是，当bAtClosing为true时，FlushCache（）函数的调用并不会直接关闭文件，而是将缓存中的修改写入文件后保持文件处于打开状态。在程序结束时，应该手动调用GDALClose（）函数来关闭文件。如果程序异常退出或崩溃，未刷新的数据将会丢失。

一般来说，如果不需要频繁地修改文件，建议将bAtClosesing参数设置为true，确保数据在文件关闭前都被写入文件中。如果需要频繁地修改文件，可以将bAtClosing设置为false，并在必要的时候手动调用FlushCache（）函数来刷新缓存

GetEstimatedRAMUsage()

返回此数据集的固有 RAM 使用情况

返回: RAM 使用率（以字节为单位），如果未知，则为 -1（默认实现返回 -1）

意义

用于估算当前数据集占用内存的函数。它的作用是计算打开当前数据集所需的内存大小，包括数据集的元数据、波段数据、缓存等。

在数据处理中，我们通常需要在内存中进行数据的计算和处理，因此需要知道当前数据集占用的内存大小，以便预估程序运行的内存需求，避免程序因内存不足而崩溃或运行缓慢。GetEstimatedRAMUsage（）函数可以帮助我们计算当前数据集所需的内存大小，从而更好地管理程序的内存使用

GetSpatialRef()

virtual const OGRSpatialReference *GetSpatialRef（） const 

与 C 函数 GDALGetSpatialRef（） 相同

获取此数据集的空间参考             

返回：  poSRS –空间参考系统对象     当投影定义不可用时，将返回 null

poSRS是一个OGRSpatialReference对象的指针

OGRSpatialReference

OGRSpatialReference是GDAL/OGR库中用于处理空间参考系统的类。它可以表示和操作不同的空间参考系统，如经纬度、投影坐标系等。通过OGRSpatialReference类，可以获取和设置空间参考系统的各种属性，如坐标系名称、投影方法、椭球体参数等。同时，OGRSpatialReference类也提供了与EPSG和PROJ.4等标准的互操作性，使得用户可以方便地使用已有的空间参考系统定义

Const

函数返回的是一个指向内部静态缓冲区的指针，因此该指针指向的字符串应该被视为只读字符串，不应该被修改。如果尝试修改该指针指向的字符串，可能会导致不可预测的行为

后面有很多类似的获取（Get）类型的方法，一般都是const类型的，需要注意

SetSpatialRef()

virtual CPLErr SetSpatialRef（const OGRSpatialReference *poSRS)    

此方法与 C GDALSetSpatialRef（） 函数相同。

设置此数据集的空间参考系统

参数:poSRS – 空间参考系统对象

返回:如果发生错误，CE_Failure，否则CE_None。

取消空间参考系统

当需要取消数据集的空间参考信息时，可以将nullptr（空指针）作为参数传递给SetSpatialRef（）函数，以表示当前数据集不再具有空间参考信息。

需要注意的是，并非所有的GDAL驱动程序都支持取消数据集的空间参考信息。因此，在使用SetSpatialRef（）函数取消数据集的空间参考信息之前，需要确认当前驱动程序是否支持该操作。可以通过调用GDALDriver类的GetMetadataItem（）方法，并传递参数“DCAP_UNSETTABLESRS”，来查询当前驱动程序是否支持取消数据集的空间参考信息。如果返回值为“YES”，则表示当前驱动程序支持取消数据集的空间参考信息

举例

GDALAllRegister();

GDALDriverManager* poDriverManager = GetGDALDriverManager();

const char* pszDriverName = "GTiff"; // 替换成所需的驱动名称

GDALDriver* poDriver = poDriverManager->GetDriverByName(pszDriverName);

if (poDriver->GetMetadataItem("DCAP_UNSETTABLESRS") != NULL) {
        cout << "支持取消数据集的空间参考信息." << endl;
    } else {
        cout << "不支持取消数据集的空间参考信息" << endl;
    }

由此可见，GTiff并不支持取消数据集的空间参考信息

但是，不同版本的GDAL驱动程序可能会有不同的功能和支持，因此某些驱动程序可能会支持取消数据集的空间参考信息，而另一些则不支持。因此，在使用某个GDAL驱动程序之前，最好查看该驱动程序的文档以及GDAL版本的兼容性信息，以确定它支持哪些功能和选项

GetProjectionRef

const char *GetProjectionRef（void） const  与 C 函数 GDALGetProjectionRef（） 相同

提取此数据集的投影定义字符串       

参数：无参

返回：当投影定义不可用时，将返回空（但不是 NULL）字符串

GDALDataset *dataset = (GDALDataset *) GDALOpen("filename.tif", GA_ReadOnly);
const char *projection = dataset->GetProjectionRef();

GEOGCS["NAD83",DATUM["North_American_Datum_1983",SPHEROID["GRS 1980",6378137,298.257222101004,AUTHORITY["EPSG","7019"]],AUTHORITY["EPSG","6269"]],PRIMEM["Greenwich",0],UNIT["degree",0.0174532925199433,AUTHORITY["EPSG","9122"]],AXIS["Latitude",NORTH],AXIS["Longitude",EAST],AUTHORITY["EPSG","4269"]]

SetProjection

CPLErr SetProjection（const char *pszProjection)      此方法与 C GDALSetProjection（） 函数相同

设置此数据集的投影参考字符串

参数:psz投影 – 投影引用字符串      字符串应采用 OGC WKT 或 PROJ.4 格式

返回:如果发生错误，CE_Failure，否则CE_None

OGC WKT 示例：

// 设置 WGS84 地理坐标系
SetProjection("GEOGCS[\"WGS 84\",DATUM[\"WGS_1984\",SPHEROID[\"WGS 84\",6378137,298.257223563]],PRIMEM[\"Greenwich\",0],UNIT[\"degree\",0.0174532925199433]]");

// 设置 UTM 投影坐标系
SetProjection("PROJCS[\"WGS 84 / UTM zone 18N\",GEOGCS[\"WGS 84\",DATUM[\"WGS_1984\",SPHEROID[\"WGS 84\",6378137,298.257223563]],PRIMEM[\"Greenwich\",0],UNIT[\"degree\",0.0174532925199433]],PROJECTION[\"Transverse_Mercator\"],PARAMETER[\"latitude_of_origin\",0],PARAMETER[\"central_meridian\",-75],PARAMETER[\"scale_factor\",0.9996],PARAMETER[\"false_easting\",500000],PARAMETER[\"false_northing\",0],UNIT[\"metre\",1]]");

PROJ.4 示例：

// 设置 WGS84 地理坐标系
SetProjection("+proj=longlat +datum=WGS84 +no_defs");

// 设置 UTM 投影坐标系
SetProjection("+proj=utm +zone=18 +datum=WGS84 +units=m +no_defs");

OGC WKT 太麻烦了，我选择PROJ [doge]

不过，OGC WKT 格式作为一种标准格式，在某些应用场景中也有其优势，例如与其他标准格式的互操作性更好，可读性更强等。具体使用哪种格式还需要根据具体应用场景和需求来进行选择

可以通过将projection参数设置为NULL或空字符串来取消空间参考

代码：

GDALAllRegister();

GDALDataset *dataset = (GDALDataset *) GDALOpen("USGS_1_n33w096_20211124.tif", GA_Update);

const char * projection = dataset->GetProjectionRef();   //打印原来的投影定义字符串
cout<SetProjection(NULL);    //取消空间参考系统
//dataset->SetProjection("");
	
projection = dataset->GetProjectionRef();    //再次打印投影定义字符串
cout<

 结果：无论是使用NULL还是""，都会显示格局被破坏了，取消空间参考可能导致元数据信息与实际数据不一致，所有一般还是不要取消空间参考，没了参考，数据其实就没有是使用价值了

在使用取消空间参考系统前，一定要提前备份好数据

Warning 1: USGS_1_n33w096_20211124.tif: The IFD has been rewritten at the end of the file, which breaks COG layout.

GDALDataset 的东西一篇写完太多了，今天就到这了

持续补充、修改、更新。。。。。