常见卫星图源下载教程

news2024/10/5 18:31:28

文章目录

    • 一、引言
    • 二、在线地图源是简介
    • 三、常见地信软件如何浏览与下载图源?
      • (1)QGIS
      • (2)arcgis pro
      • (3)arcgis
    • 四、各个图源的具体下载方法
      • (1)Google Earth
        • 1)qgis下载Google Earth
        • 2)arcgis pro下载Google Earth
      • (2)Esri World Image
        • (1)Esri world image 历史影像
        • (2)通过软件自带的world image下载
        • (3)通过网络协议下载
      • (3)mapbox
      • (4)必应地图
      • (5)高德地图
      • (6)共生地球
      • (7)天地图
      • (8)星图地球
    • 四、常见问题与解决方案
    • 参考

一、引言

在2023年的今天,高分辨率卫星影像愈发丰富且易获取。如何免费使用到亚米级别的卫星地图吗?如果你不嫌弃RGB三波段,实际上是可以免费下载的。本文旨在帮助读者简单了解常见的亚米级别卫星底图数据源、以及图源浏览、下载方法与注意事项。

目前市面上有许多亚米级别分辨率的地图图源,比如说Google earth提供覆盖全球的0.3m卫星影像、esri world image也提供覆盖全球的高分辨率遥感影像且支持历史影像、mapbox提供的部分地区卫星影像分辨率甚至能达到5cm、国产的吉林一号免费提供上一季度0.75m分辨率的全国影像等等。

本文将介绍下载的图源

二、在线地图源是简介

上面列出的8个常见的亚米级别数据源都可以通过xyz协议或者wmts/wms协议进行下载。这些协议是什么?地理信息数据为了方便网络传输,制定了一系列的地理数据传输标准(wms/wmts/xyz等)。

数据传输示意图

进行图源卫星影像数据的下载,我们一般是使用的wms/wmts和xyz协议,如果是下载矢量数据,我们一般是使用的WFS协议,常见的标准协议的特点如下表,:

协议特点优点缺点栅格数据支持矢量数据支持
WMS通过HTTP请求获取GIS数据,服务器会将数据渲染成图像高度定制的地图;交互性强服务器渲染图像,响应时间较长支持有限支持
WMTS提供预渲染的地图瓦片速度快,因为地图瓦片可以预先生成并在请求时快速提供瓦片的内容是预先确定的,无法进行定制支持有限支持
XYZ获取预渲染的地图瓦片,URL结构简单速度快,URL结构简单瓦片的内容是预先确定的,无法进行定制支持有限支持
WFS提供对地理特征数据的访问,提供的是原始的矢量数据提供丰富的地理数据和高度的交互性处理和显示矢量数据需要更高的计算能力不支持支持

三、常见地信软件如何浏览与下载图源?

我们可以使用qgis、arcgis等地信软件进行在线地图的加载,并进行数据下载。但不同软件对数据传输协议的支持是不同的,常见的三款地信软件(qgis、arcgis和arcgis pro)对各个标准的支持如下。

协议arcgisQGISarcgis pro
WMS/WMTS浏览
WMS/WMTS下载
WFS浏览
WFS下载
XYZ浏览
XYZ下载

需要注意的是,由于arcgis支持的常规数据协议较少,仅能通过WMS/WMTS协议加载影像。下面我将介绍各个软件如何下载图源影像。

(1)QGIS

QGIS是一款全球使用最广泛开源、支持windows、mac和Linux等跨平台的GIS软件,下载网址为:www.qgis.org,下载安装后即可使用。qgis可以通过软件自带的连接工具,添加WMS、WFS、XYZ等协议,进行地图的浏览。

比如在这里我添加了Google的图源xyz协议,即可加载Google的图源到软件中,其他协议的图源同理:

添加到qgis的图层中之后,即可使用qgis的自带的地图导出工具,使用“另存为”即可导出卫星影像。

qgis导出影像

(2)arcgis pro

arcgis pro是esri公司自2015年起发布的新一代GIS商业软件。作为一款目前市面上最成熟的商业GIS软件,arcgis pro有多种添加在线图源的方法,包括社区提供的图源、图层lyr文件、各类协议等。我们可以直接添加wmts/wms等链接获取亚米级遥感影像图源,比如在insert菜单栏中的连接中,选择对应的网络协议。

arcgis pro 2.6版之前的版本以及arcgis不能直接加载XYZ协议。XYZ 切片图层是由多个切片组成的图层,这些切片位于服务器上并可供公众使用。与遵循 OGC 标准的 WMTS 不同,XYZ 切片图层是事实上的 OpenstreetMap 标准。这些图块基本上是 PNG 图像,可通过 Web 服务器访问,通过特定 URL(格式:https://…/Z/X/Y.png)控制访问。

虽然arcgis pro在 2.6之前的老版本并不支持xyz协议,在2.6之后的版本,可直接使用add path添加xyz协议链接:

arcgis pro通过wmts/wms、xyz等链接加载影像之后,即可使用arcgis pro的自带工具Export Map下载图源影像。

(3)arcgis

arcgis也可以通过lyr文件、在线地图或者各类协议添加图源。

GIS添加服务

arcgis仅支持浏览数据,不支持下载,可以使用arcgis的导出地图功能,导出png/jpg等图片,这些导出的数据是没有地理坐标的。

四、各个图源的具体下载方法

下面常见的图源影像我将使用qgis或者arcgis系列软件进行数据的下载。

(1)Google Earth

Google earth在全球的影像分辨率都较高,即使在偏远地区也拥有亚米级别影像,是全球公认的最好用的卫星底图图源。

1)qgis下载Google Earth

通过Qgis下载图源影像分三步:添加xyz链接、设置网络通信、数据下载。

①添加xyz链接

首先是加载Google的xyz协议的瓦片地图。Google遥感地图的xyz协议的地址是:

http://mt0.google.com/vt/lyrs=s&hl=en&x={x}&y={y}&z={z}

将这个地址复制,添加到对应的XYZ地图源中即可。具体步骤为打开data source manager、XYZ、NEW、添加瓦片地址。如下图所示:

②设置网络通信

虽然已经添加了图源的网址,但因为网络原因,我们还使用不了图源。接下来进行网络设置,打开QGIS的setting,选择opptions,点击NETWORK,在标记的位置填写网络接口设置(这部分我不详细写,需要保证你能魔法访问google官网)。如果你的魔法支持socks通信方式,选择socks通信,如果不行,使用http通信:

选择网络通信方式

然后再加载刚刚添加的xyz图源,这时我们就发现能正常浏览Google earth了。

③数据下载

现在我们需要用到qgis自带的数据导出功能进行Google earth影像的下载。我们先添加一个矢量文件

右键点击Google图层、选择Export、save as…:

由此,我们进入了Google遥感地图的下载界面,其中需要修改的地方,我已经列出来了:标记为1的地方,不能打勾;标记为2的地方为图像保存地址;标记为3的地方选择矢量范围;标记为4的地方填写影像分辨率,我填写的是100m分辨率,进行下载:

下载后后自动加载到QGIS中,如下图所示:

自此Google earth图源下载完毕,需要注意的是你下载的遥感影像是很多景镶嵌而成,因此没有统一的时间。如何知道下载的数据成像时间?需要一个个去找。可以打开Google earth pro的历史影像功能,逐个查看该区域的具体时间、卫星来源。

Google earth时间

Google还提供其他xyz协议的地图,比如路网和地图,可以按照相同方法下载。

Google路网
http://mt0.google.com/vt/lyrs=m&hl=en&x={x}&y={y}&z={z} 

Google地形图源
http://mt0.google.com/vt/lyrs=p&hl=en&x={x}&y={y}&z={z}

Altered roadmap
http://mt0.google.com/vt/lyrs=r&hl=en&x={x}&y={y}&z={z}

Google仅地形图源
Terrain only
http://mt0.google.com/vt/lyrs=t&hl=en&x={x}&y={y}&z={z}

带标记的卫星图
http://mt0.google.com/vt/lyrs=y&hl=en&x={x}&y={y}&z={z}

2)arcgis pro下载Google Earth

arcgis pro下载Google Earth较qgis简单,只需要保证本地的http网络能访问Google,无需再像qgis一样设置网络连接方式。

①添加xyz链接

首先是加载Google的xyz协议的瓦片地图到arcgis pro中。Google遥感地图的xyz协议的地址是:

http://mt0.google.com/vt/lyrs=s&hl=en&x={x}&y={y}&z={z}

将这个地址添加到arcgis pro中的路径栏:

②数据下载

现在我们需要用到arcgis pro自带的数据导出功能进行Google earth影像的下载。打开共享目录,选择导出地图,格式选择为geotiff。

下载参数一般设置文件的压缩类型为tiff,压缩方式为LZW,其他设置设为默认即可。

需要注意的是,arcgis pro导出的数据只是当前视图的影像,不可指定区域。

(2)Esri World Image

Esri World Image提供了覆盖全球的至少一米分辨率的卫星和航拍图像,美国和西欧提供0.5米分辨率图像,在全球部分大城市提供0.3米分辨率的Maxar图像。Esri World Image基于GIS用户社区贡献的高分辨率航拍摄影图像,还包含一些分辨率范围从3厘米到30米的影像,全球各地的分辨率如下图所示,其中17级大致为2.15米,18级为1.07米,19级为0.54米。

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-z9VmoMSZ-1684838769991)(C:\Users\HTHT\Pictures\微信截图_20230519142939.jpg)]

ESRI的图源还有一个优点,就是不需要使用网络魔法,即可在国内使用,且连接速度快,延迟也低。

Esri World Image联通性测试

下载该图源的方法有很多种,我简单介绍几种常见的:

(1)Esri world image 历史影像

Esri 提供了该图源的历史版本,可通过网站:https://livingatlas.arcgis.com/wayback 选择对应的world image 版本,该网站也可下载GIF动态图。

下载的World Imagery图源文件是pitem格式或者pitemx格式,这个文件不能直接拖到arcgis的窗口中,需要先打开arcgis软件,然后双击pitem在arcgis中打开图源,或者双击pitemx格式在arcgis pro中打开该图源。

World Imagery的元数据和图层

加载到arcgis pro后,即可使用共享工具栏中的导出地图工具,下载视野中的World Imagery图源。

(2)通过软件自带的world image下载

arcgis上还可以通过online功能加载Esri World Image,但是有一个缺点:只能在线浏览,无法下载。

arcgis pro也自带Esri World Image,通过添加底图工具,选择影像图即可。

(3)通过网络协议下载

我们也可以通过加载world image的xyz协议图源使用软件(arcgis pro和qgis)进行下载。图源地址如下所示:

 Esri World Image瓦片地址:
 https://server.arcgisonline.com/ArcGIS/rest/services/World_Imagery/MapServer/tile/{z}/{y}/{x}

参考上文的qgis和arcgis pro下载图源的方法,即可通过xyz协议下载影像。

(3)mapbox

mapbox是全球最受欢迎的地图服务提供商之一,它们的数据大部分来自开放数据源,例如OpenStreetMap和NASA,也有从DigitalGlobe公司购买的专有遥感数据源。目前mapbox的遥感卫星图源目前大部分都能达到亚米级别分辨率。但由于mapbox中国停止运营,注册比较麻烦。

我简单介绍一下mapbox的注册中需要注意的几个点:

①在注册过程中,可能会遇到“We’re sorry! There’s been an unexpected error. Please try again”错误,此时应该注意电脑IP地址应该和信用卡的Postal code保持一致。

mapbox注册

②mapbox的注册是需要一张支持maste或者visa的信用卡,如果没有这类信用卡,可以使用虚拟信用卡或者信用卡生成工具。

③注册好之后会发送一个邮件,点击确认之后就可以进入图层创建中:

注册成功会发一个邮箱

④mapbox是一个自由程度较高的地图,它提供非常多的注记、矢量数据,我们只需要栅格数据,将其他数据删掉即可:

mapbox的影像地图设置

⑤在设置好layer之后,保存并退出,选择修改好的影像选择分享,分享的方式为Third party,复制wmts。

⑥将影像WMTS地址加载到arcgis、arcgis pro或者QGIS中,下图是我加载的mapbox的全球卫星图:

mapbox影像源

⑦通过qgis和arcgis pro即可下载高分辨率的卫星图。

(4)必应地图

必应地图的遥感图源在部分地区无高分辨率影像,使用时需要注意甄别,选择合适的影像进行下载。必应影像地图的链接地址为:

http://ecn.t3.tiles.virtualearth.net/tiles/a{q}.jpeg?g=1

(5)高德地图

高德地图是在部分城市的城区具有高分辨率的卫星底图,可以通过高德的xyz链接添加底图并下载:

 高德遥感地图的瓦片地址:
 https://webst01.is.autonavi.com/appmaptile?style=6&x={x}&y={y}&z={z}

高德底图

(6)共生地球

吉林一号是中国第一套自主研发的商用遥感卫星系统,截至2023年1月,吉林一号卫星工程共发射24次,在轨卫星数量89颗。目前吉林一号开发的共生地球开放了免费体验图源,免费体验版本是可以加载一个0.75米的全国影像图,一般是够用的。

登陆吉林一号的网站:https://www.jl1mall.com/rskit/ 进行试用版本体验,可以获取TK和MK:

https://api.jl1mall.com/getMap/{z}/{x}/{-y}?mk=你选择影像的MK&tk=你的token

将吉林一号的xyz链接按上面的mk和tk方式添加,即可加载影像:

吉林一号加载示意图

(7)天地图

天地图,是国家测绘地理信息局建设的地理信息综合服务网站。集成了来自国家、省、市(县)各级测绘地理信息部门,以及相关政府部门、企事业单位 、社会团体、公众的地理信息公共服务资源。在google earth等地图源被下架后,这个是大众最能接触到的影像。优点:不用FQ;地图源更新;审核过的数据不用担心行政边界错误。

如果只是浏览,可以去天地图的官网。如果需要下载,同样使用WMTS服务。但是需要注意,调用天地图需要用到申请的token,我把自己的token已经添加到链接,可以直接使用。但如果你每一天调用的次数超过三千次,就需要自己去申请浏览器端的token。浏览器端的token,不是服务器,这个别弄混了。

 天地图瓦片地址: 
http://t0.tianditu.gov.cn/img_w/wmts?SERVICE=WMTS&REQUEST=GetTile&VERSION=1.0.0&LAYER=img&STYLE=default&TILEMATRIXSET=w&FORMAT=tiles&TILEMATRIX={z}&TILEROW={x}&TILECOL={y}&tk=您的密钥

注册方法:登陆https://www.tianditu.gov.cn/网站注册,进入地图API界面申请key。

(8)星图地球

星图地球是我比较推荐的图源,主要是图源新,卫星影像基本都是2021-2023年,而且网络连接速度很快,而且比吉林一号的免费调用次数多。比较麻烦的一点是需要注册,获取token之后才能使用。使用方法如下:

1)注册

登陆网站 https://sso.geovisearth.com/promotion?c=3985d6f7-f4e7-4077-b73c-1b869ea5bc10 进行用户注册。

2)用户认证

个人用户是5万次/日的免费额度,一般是够用的,其实不用升级。如果不够用可以认证为企业用户,免费额度是300万次/日。

企业用户

3)获取token

在网站中,获取用户端的专属token

然后完善链接:

wmts的链接为:https://tiles.geovisearth.com/base/v1/wmts/GetCapabilities?tmsIds=w&token=你的token

**xyz的链接为:**https://tiles.geovisearth.com/base/v1/img/{z}/{x}/{y}?format=webp&token=你的token

4)加载图源影像

星图地球示意图

5)下载影像

通过rcgis pro和qgis进行下载,参考前文中的google earth图源下载方法。

6)如何查看影像的详细信息?

星图地球是可以看到影像具体的卫星类型信息、拍摄时间,登陆https://datacloud.geovisearth.com/,在线体验栏放到最大分辨率,即可看到该卫星影像的具体参数信息。比如这张影像是北京三号卫星在2021年7月29日拍摄的。

其他地址:

影像图瓦片地址
https://tiles1.geovisearth.com/base/v1/img/{z}/{x}/{y}?format=webp&tmsIds=w&token=<用户的token>
地形图瓦片地址
https://tiles1.geovisearth.com/base/v1/ter/{z}/{x}/{y}?format=png&tmsIds=w&token=<用户的token>
矢量图瓦片地址
https://tiles1.geovisearth.com/base/v1/vec/{z}/{x}/{y}?format=png&tmsIds=w&token=<用户的token>
高程数据瓦片地址
https://tiles1.geovisearth.com/base/v1/terrain/{z}/{x}/{y}.terrain?v=1.1.0&token=<用户的token>

四、常见问题与解决方案

(1).如果访问Google earth瓦片地址,需要上网换一个姿势;

(2).如果要看一个地区的历史变化情况,可以加载多个地图源,不同地图的时间不同,适合一个变化分析;也可以用Google earth pro的历史影像,或者esri world image的wayback。

(3).国外的地图源较老,国内的地图源比较新,但国内的影像有偏移;

(4)下载的卫星影像一般是不能选择时间的,如何知道下载的数据成像时间?需要一个个去找。比如说:Google earth的影像底图可以通过Google earth Pro进行查看,星图地球的可以通过其官网找到具体的拍摄卫星和时间等。

Google earth时间

(5).由于网络连接等问题,影像下载后会有空白、缺失的区域,建议使用QGIS重新下载。重新下载的过程中,所有参数设置相同(除了名字),这样会读取之前的缓存数据,自动补充相同的瓦片,下载速度也会非常快。

重复下载消除空白

参考

https://en.wikipedia.org/wiki/Mapbox

https://www.wired.com/2013/05/a-cloudless-atlas/

https://doc.arcgis.com/en/data-appliance/2022/maps/world-imagery.htm#:~:text=In%20addition%20to%20commercial%20sources,%3A280%20in%20select%20communities).

https://livingatlas.arcgis.com/

https://blog.csdn.net/QGISClass/article/details/112637978

https://zhuanlan.zhihu.com/p/392167752

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