使用Python+GDAL调整MODIS波段顺序


1.问题由来

在对MODIS数据进行FLAASH大气校正后，本想查看一下校正后的波谱曲线，但是在ENVI中的打开结果却是：

在这里插入图片描述
由于MODIS的波段没有按照波长进行存储，因此出现了以上的情况。为了更方便的查看波谱曲线，这里使用Python+GDAL对MODIS数据进行波段顺序调整。

2.调整顺序的程序

代码根据波长进行顺序调整，并且输出了新的文件。详细介绍见注释。

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from osgeo import gdal
import numpy as np
from osgeo.gdal import GDT_Float32

driver = gdal.GetDriverByName("ENVI")

origfilename='F:/SomeData/MODIS/Reflectence4/MOD021KM.A2020134.0235_ref4.dat'  #原始文件
savefilename='F:/SomeData/MODIS/Reflectence4/MOD021KM.A2020134.0235_ref44.dat' #处理后文件

origdataset = gdal.Open(origfilename)

im_width=origdataset.RasterXSize  #列
im_height=origdataset.RasterYSize #行
bandcount=origdataset.RasterCount #波段数
datatype=GDT_Float32 #设置输出文件的数据类型

metadatalist=[]  #记录原始数据中的metadata
descriptionlist=[] #记录原始数据中的description
bl=[]              #记录原始数据中的波长
alldata=np.zeros((bandcount,im_height,im_width))  #记录原始影像的所有数据


for i in range(1,bandcount+1):   #波段顺序，从1开始
    origband=origdataset.GetRasterBand(i)   #获取波段
    metadatalist.append(origband.GetMetadata())  #波段的metadata
    bl.append(float(origband.GetMetadata()['wavelength'])) #metadata中波长的信息
    descriptionlist.append(origband.GetDescription())      #波段的description信息
    alldata[i-1]=origband.ReadAsArray()*0.0001             #数据矩阵，用来保存数据的矩阵的索引从0开始 这里做了一个计算

nbl=np.asarray(bl).argsort()  #波长按照从小到大的顺序排列，返回索引号

savedataset=driver.Create(savefilename,im_width,im_height,bandcount,datatype)  #构建输出数据集

hdrtxt='wavelength = {'    #准备向hdr文件中写入的波长信息

for j in range(1,bandcount+1):
    saveband=savedataset.GetRasterBand(j)  #设置输出数据的波段信息
    saveband.WriteArray(alldata[nbl[j-1]],0,0)
    saveband.SetMetadata(metadatalist[nbl[j-1]])
    saveband.SetDescription(descriptionlist[nbl[j-1]])
    hdrtxt=hdrtxt+str(bl[nbl[j-1]])+','

hdrtxt=hdrtxt[:-1]+'}'  #丢弃最后一个逗号，否则ENVI打开会报警告

savedataset.SetGeoTransform(origdataset.GetGeoTransform()) #设置输出数据集的地理信息，与原始文件一致
savedataset.SetProjection(origdataset.GetProjection())

del savedataset

savefilehdr='.'.join(savefilename.split('.')[:-1])+'.hdr'
with open(savefilehdr,'a+') as sfh:
    sfh.writelines(hdrtxt)   #在hdr文件中加入一行关于波长的信息

程序运行后，输出数据在ENVI中打开，可查看到按波长大小排列的正常波谱曲线：
在这里插入图片描述

3.程序说明

1.在编程时发现：SetMetadata()方法无法将原始的波长信息写入’.hdr’文件中（写入的信息会在程序生成的‘.xml’文件中出现）。这样的话，使用ENVI无法读取生成数据的波长信息，在查看波谱曲线的时候，x轴也不会代表波长。所以本人在程序中设有一个字符串变量hdrtxt，该变量是为了在生成的‘.hdr’文件中加入波长信息。该操作本人暂未找到替代的方法，希望大家不吝赐教。

2.在hdrtxt字符串变量中，本来最后一个波长后还有一个逗号。如果加了该逗号，在ENVI中打开数据时，就会出现警告(如图)。因此要把最后一个逗号去掉。
在这里插入图片描述
3.关于在MODIS数据中的Band_13lo、Band_13hi、Band_14lo、Band_14hi的解释，可以参见：https://oceancolor.gsfc.nasa.gov/forum/oceancolor/topic_show.pl?tid=2859