GeoTIFF 详解
GeoTIFF 是一种标准 TIFF 影像，附带把每个像素与真实位置绑定的额外元数据——坐标参考系、原点与像元大小——正是这些元数据把一张图片变成了一幅地图。只要您处理地形栅格，就一定会用到 GeoTIFF：它是 DEM 与正射影像的日常格式。本文解释它为何成为行业标准。
一张知道自己位置的 TIFF
GeoTIFF 是一种标准 TIFF 影像，附带把每个像素与真实位置绑定的额外元数据：坐标参考系、原点与像元大小。正是这些元数据把一张图片变成了一幅地图。
由于地理参考存放在文件内部，GeoTIFF 无需额外的 world 文件即可落到地球上的正确位置。
DEM 与正射影像
GeoTIFF 承载着两类非常常见的地形成果。作为单波段栅格，它存储 DEM，每个像素是一个高程值；作为多波段栅格，它存储正射影像，每个像素是一种颜色。
两者共享同一套地理参考，因此同一场地的 DEM 与正射影像叠加时能够完美对齐。
为何成为标准
GeoTIFF 开放、被广泛支持且自描述，因此能在测量、GIS 与 CAD 工具之间干净地流转。它还支持分块与金字塔概览，使软件只需读取超大文件中真正需要的部分。
最后这一点在实践中尤为重要：一个场地的 GeoTIFF 可能有数 GB，能够流式读取它的软件会保持响应，而不必一次性加载整个文件。
文件里有什么
GeoTIFF 的地理参考信息存放在少数几个标签中。了解它们，大多数导入问题都很容易诊断。
| 标签或属性 | 内容 | 为什么重要 |
|---|---|---|
| ModelPixelScale + ModelTiepoint（或 ModelTransformation） | 像元大小及某一像元的地面位置 | 没有它们栅格就没有位置 |
| GeoKey 目录 | 坐标参考系，通常为 EPSG 代码 | 坐标系缺失或错误会把数据放到错误的位置 |
| 栅格类型：pixel-is-area 或 pixel-is-point | 坐标指像元角点还是中心 | 读错时整个格网偏移半个像元 |
| GDAL_NODATA | 表示“无测量值”的数值 | 被忽略时，−9999 之类的值会进入方量与统计 |
| 分块与金字塔（overview） | 内部数据块与低分辨率副本 | 让软件只读取所需部分与细节 |
| BigTIFF | 使用 64 位而非 32 位偏移 | 经典 TIFF 上限 4 GB，更大的栅格需要 BigTIFF |
一个工地栅格有多大
大小由面积和地面采样距离决定。2 km × 2 km 的工地、5 cm 分辨率为 40000 × 40000 = 16 亿像元。存为 32 位浮点高程，未压缩 6.4 GB；存为 8 位 RGB 正射影像为 4.8 GB。10 cm 时两者都降为四分之一：1.6 GB 和 1.2 GB。
这就是为什么同一工地在 10 cm 时很轻松，而在 5 cm 时，把整个文件读入内存的软件根本打不开——而按块和金字塔流式读取的浏览器在两种分辨率下都保持流畅。
| 地面采样距离 | 像元数 | DEM（float32） | 正射影像（RGB，8 位） |
|---|---|---|---|
| 10 cm | 20000 × 20000 = 4 亿 | 1.6 GB | 1.2 GB |
| 5 cm | 40000 × 40000 = 16 亿 | 6.4 GB | 4.8 GB |
计算之前的检查
确认坐标系，以及高程单位确为米（或英尺）。检查 NoData 值已设置，并出现在测量空洞处。在清晰的地物处核对 DEM 与正射影像是否重合——半个像元的偏移说明 pixel-is-point 设置不一致。超过几百 MB 的文件，优先使用分块、压缩并带金字塔的 GeoTIFF。
STREAM 可读取 GeoTIFF 与 BigTIFF 栅格，在图层加入项目前要求确认坐标系，并按块流式读取大文件，而不是整体载入。
常见问题
GeoTIFF 是什么？
GeoTIFF 是一种标准 TIFF 影像文件，附带把每个像素与真实位置绑定的额外元数据——坐标参考系、原点与像元大小——因此文件无需额外的 world 文件即可落到地图上的正确位置。
GeoTIFF 存储 DEM 与正射影像的方式有何不同？
GeoTIFF 以单波段栅格存储 DEM，每个像素是一个高程值；以多波段栅格存储正射影像，每个像素是一种颜色值。两者共享同一套地理参考，因此同一场地的 DEM 与正射影像叠加时能够完美对齐。
GeoTIFF 为什么成为地形栅格的标准格式？
GeoTIFF 成为标准是因为它开放、被广泛支持且自描述，这使它能在测量、GIS 与 CAD 工具之间干净地流转。
软件如何在不加载整个文件的情况下处理超大 GeoTIFF 文件？
GeoTIFF 支持分块与金字塔概览，使软件只需读取超大文件中真正需要的部分——这在实践中很重要，因为一个场地的 GeoTIFF 可能有数 GB，利用这一特性的软件会保持响应，而不必一次性加载整个文件。
2 km × 2 km 工地的 5 cm DEM 有多大？
40000 × 40000 = 16 亿像元；存为 32 位浮点高程，未压缩 6.4 GB，超过经典 TIFF 的 4 GB 上限，需要 BigTIFF。同一工地 10 cm 时为 1.6 GB。
参考来源
在 STREAM 中打开大幅 GeoTIFF DEM 与正射影像
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