基于JGW元数据对DJI单张无人机影像地理配准并导出GeoTIFF

问题背景 #

我有一张DJI无人机拍摄的JPG格式影像，使用R语言terra包读取后信息如下：

library(terra)
single.image <- stack("https://github.com/Leprechault/trash/raw/main/DJI_0274.JPG")
plotRGB(single.image,  r = 3, g = 2, b = 1, stretch = "lin")
# class      : RasterStack 
# dimensions : 3648, 4864, 17743872, 3  (nrow, ncol, ncell, nlayers)
# resolution : 1, 1  (x, y)
# extent     : 0, 4864, 0, 3648  (xmin, xmax, ymin, ymax)
# crs        : NA 
# names      : DJI_0274_1, DJI_0274_2, DJI_0274_3 

同时我有对应的JGW格式元数据文件，读取代码及内容如下：

single.image.mtd <- read.table("https://github.com/Leprechault/trash/raw/main/DJI_0274.jgw", header = FALSE, skip=1)
single.image.mtd
#              V1
# 1 -3.532000e-07
# 2  2.600000e-09
# 3  3.100000e-09
# 4  2.976000e-07
# 5 -5.170865e+01
# 6 -1.973617e+01

该元数据各值对应的含义为：

# X-cell size（X方向像元大小）
# rotation（X方向旋转参数，通常为0）
# rotation（Y方向旋转参数，通常为0）
# Y-cell size（Y方向像元大小，通常为负值）
# Upper left X（影像左上角X坐标）
# Upper left Y（影像左上角Y坐标）

请问是否可以利用上述元数据为该影像添加地理参考，并将其保存为GeoTIFF格式？

解决方案：可以实现 #

以下是完整的R语言操作步骤：

1. 读取影像并转为terra标准格式 #

推荐使用terra包的rast()函数读取影像，替代旧版raster包的stack()：

library(terra)
# 读取JPG影像为SpatRaster对象
single.image <- rast("https://github.com/Leprechault/trash/raw/main/DJI_0274.JPG")
# 预览影像（可选）
plotRGB(single.image, r = 3, g = 2, b = 1, stretch = "lin")

2. 提取JGW元数据参数 #

从已读取的元数据中提取地理参考所需的6个核心参数：

# 提取元数据中的数值
params <- single.image.mtd$V1
x_res <- params[1]       # X方向像元大小
rot_x <- params[2]       # X方向旋转参数
rot_y <- params[3]       # Y方向旋转参数
y_res <- params[4]       # Y方向像元大小
ul_x <- params[5]        # 左上角X坐标
ul_y <- params[6]        # 左上角Y坐标

3. 设置地理参考（仿射变换+坐标系） #

DJI无人机影像的GPS数据通常采用WGS84经纬度坐标系（EPSG:4326），结合JGW参数完成地理参考设置：

# 构建仿射变换参数矩阵（对应公式：x' = a*x + b*y + c；y' = d*x + e*y + f）
trans_matrix <- c(x_res, rot_x, rot_y, y_res, ul_x, ul_y)
# 为影像设置地理变换规则
single.image_geo <- setGeo(single.image, trans_matrix)
# 绑定WGS84坐标系
crs(single.image_geo) <- "EPSG:4326"

4. 验证地理参考信息 #

执行代码查看影像属性，确认地理参考参数已正确加载：

# 输出带地理参考的影像详细信息
single.image_geo

5. 保存为GeoTIFF格式 #

使用writeRaster()函数完成格式转换与保存：

# 保存影像，设置overwrite=TRUE可覆盖已有文件
writeRaster(single.image_geo, 
            filename = "DJI_0274_geo.tif", 
            format = "GTiff", 
            overwrite = TRUE)

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Leprechault