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ST_AsTIFF 解析与应用实践

一、函数概述

ST_AsTIFF是 PostGIS 中用于将栅格数据（raster）转换为 TIFF（Tagged Image File Format）格式的工具函数。TIFF 是地理空间数据中最常用的栅格格式之一，支持多波段、无损压缩和地理参考信息嵌入，适用于高精度遥感影像、数字高程模型（DEM）等数据的存储与交换。该函数通过封装 GDAL 库功能，提供灵活的参数配置，满足不同场景下的 TIFF 导出需求。

二、核心参数解析

bytea ST_AsTIFF(raster rast,                -- 输入栅格mixed compression/options,  -- 压缩方式或GDAL选项数组integer[] nbands = NULL,    -- 选择导出的波段数组integer srid = sameassource -- 空间参考ID
);

参数说明：

• 波段选择（nbands）：

  • 未指定时导出所有波段，多波段按顺序映射为 RGB（如ARRAY[3,2,1]将波段 3→红，波段 2→绿，波段 1→蓝）。
  • TIFF 支持任意波段数，但常见遥感影像多为 3-4 波段（RGB + 近红外）。

• 压缩方式（compression）：

  • 无损压缩：LZW（推荐，平衡压缩率与画质）、DEFLATE（类似 ZIP）。
  • 有损压缩：JPEG（如JPEG90表示 90% 质量），适用于非高精度影像。
  • 特殊压缩：PACKBITS（适用于二值影像）、CCITT Group 4（传真压缩，适用于黑白影像）。

• GDAL 选项（options）：

  • 常用选项：
    • PHOTOMETRIC=RGB：设置色彩模式。
    • TILED=YES：生成 tiled TIFF（便于分块读取）。
    • BIGTIFF=YES：支持超过 4GB 的大文件。
  • 完整选项见GDAL GTiff 驱动文档。

• 空间参考（srid）：

  • 默认为栅格自身 SRID，可显式指定（如导出时转换坐标系）。

三、典型用法示例

示例 1：导出多波段遥感影像（LZW 无损压缩）

SELECT ST_AsTIFF(rast, nbands := ARRAY[4,3,2],  -- 近红外、红、绿波段→假彩色compression := 'LZW',    -- 无损压缩srid := 3857             -- Web墨卡托坐标系
) AS tiff_data
FROM landsat_8
WHERE acquisition_date = '2023-07-15';

应用：生成用于植被分析的假彩色 TIFF，保留原始数据精度。

示例 2：导出单波段 DEM（JPEG 压缩）

SELECT ST_AsTIFF(rast, nband := 1,              -- 第1波段（高程）compression := 'JPEG75',  -- 75%质量有损压缩options := ARRAY['PHOTOMETRIC=GRAY']  -- 灰度模式
) AS dem_tiff
FROM dem_raster
WHERE region = 'mountainous';

效果：文件大小减少约 60%，适用于预览或非高精度分析。

示例 3：自定义 GDAL 选项（分块存储 + 元数据）

SELECT ST_AsTIFF(rast, nbands := ARRAY[1,2,3],  -- RGB三波段options := ARRAY['TILED=YES',           -- 分块存储（256×256像素）'COMPRESS=LZW',        -- 无损压缩'METADATA=VAL1=value1,VAL2=value2'  -- 自定义元数据],srid := 4326             -- WGS84坐标系
) AS tiled_tiff
FROM aerial_photography
WHERE flight_id = 'AP_2023';

优势：分块 TIFF 支持快速随机访问，适合 WebGIS 瓦片服务。

四、TIFF 格式与栅格转换规则

1. 波段映射规则：

• 多波段导出时，顺序决定色彩通道（如ARRAY[2,1,3]将波段 2→红，波段 1→绿，波段 3→蓝）。
• 4 波段时，第 4 波段自动映射为 Alpha 通道（透明）。

2. 数据类型转换：

• PostGIS 栅格类型（如16BSI）自动转换为 TIFF 支持的类型：
  • 8BUI → Byte（0-255）
  • 16BSI → Int16（-32768~32767）
  • 32BF → Float32（浮点型）

3. 地理参考信息：

• TIFF 通过以下方式存储空间参考：
  • SRID参数指定的坐标系（如 EPSG:4326）。
  • 世界文件（.tfw）或 GeoTIFF 标签（包含仿射变换参数）。

五、性能与优化

1. 大文件处理：

… …

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