GeoTIFF

GeoTIFF ist ein weit verbreitetes Geodaten-Rasterformat, das das Standardformat TIFF (Tagged Image File Format) um eingebettete Metadaten erweitert, die die geographische Ausdehnung, das Koordinatenreferenzsystem und die räumliche Auflösung des Bildes beschreiben. Da die Georeferenzierungsinformationen direkt in den Metadaten-Tags der Datei gespeichert werden, macht GeoTIFF separate World-Dateien oder begleitende Metadaten überflüssig. Dadurch entsteht ein in sich geschlossenes, portables Format zur Verteilung und Analyse georeferenzierter Bilder und Rasterdaten.

GeoTIFF-Dateien nutzen TIFF-Tags, um Geodaten-Metadaten zu speichern, darunter das Koordinatenreferenzsystem (definiert über EPSG-Codes oder WKT-Strings), die geographischen Koordinaten der Passpunkte des Bildes, den Pixelmaßstab (Bodenabstand pro Pixel) sowie die Transformationsmatrix, die Pixelkoordinaten auf geographische Koordinaten abbildet. Das Format unterstützt mehrere Datentypen, darunter 8-Bit-, 16-Bit- und 32-Bit-Ganzzahlen sowie Gleitkommawerte, und deckt damit alles von naturfarbenen Bildern bis zu wissenschaftlichen Messungen wie Höhe oder Temperatur ab. GeoTIFF-Dateien können mehrere Kanäle (Bänder) enthalten, interne Kachelung für effizientes partielles Lesen, Übersichtspyramiden für die Anzeige in mehreren Auflösungen sowie verlustfreie oder verlustbehaftete Kompression.

GeoTIFF ist das Standardformat für die Verteilung von Satellitenbildern durch Anbieter wie USGS, ESA und kommerzielle Betreiber. Digitale Höhenmodelle (DEMs) aus Quellen wie SRTM und ASTER werden als GeoTIFF-Dateien verteilt. Landbedeckungsklassifikationen, Vegetationsindizes (NDVINDVIThe Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) is a widely used spectral index that quantifies vegetation health a...) und Ausgaben von Klimamodellen werden üblicherweise im GeoTIFF-Format gespeichert. Luftbilder und Orthofotos nationaler Kartierungsprogramme verwenden GeoTIFF als Standardlieferformat. Wissenschaftliche Datensätze, darunter Bodenkarten, geologische Erhebungen und bathymetrische Gitter, nutzen GeoTIFF wegen seiner Präzision und Interoperabilität.

Die in sich geschlossene Georeferenzierung von GeoTIFF beseitigt die Abhängigkeit von externen Metadatendateien. Das Format wird von praktisch jeder GISGISGeographic Information Systems (GIS) enable users to analyze and visualize spatial data to uncover patterns, relation...-Anwendung, jeder Fernerkundungsplattform und jeder Geodaten-Programmierbibliothek unterstützt. Es verarbeitet ein breites Spektrum an Datentypen und Bittiefen, geeignet sowohl für Bilddaten als auch für wissenschaftliche Daten. Interne Kachelung und Kompressionsoptionen optimieren Speichereffizienz und Zugriffsgeschwindigkeit. Die gemeinfreie Spezifikation gewährleistet herstellerneutrale Interoperabilität.

GeoTIFF-Dateien können bei hochauflösenden Bildern über große Gebiete äußerst umfangreich werden, was Herausforderungen bei Speicherung und Übertragung mit sich bringt. Das traditionelle GeoTIFF-Format ist nicht für cloudbasierte Zugriffsmuster optimiert, die das Lesen kleiner Ausschnitte großer Dateien über HTTP erfordern. Mehrkanalige wissenschaftliche Datensätze mit vielen Variablen lassen sich mitunter besser mit Formaten wie NetCDF oder HDF5 abbilden. Kompressionsentscheidungen erfordern einen Kompromiss zwischen Dateigröße und Lesegeschwindigkeit.

Cloud Optimized GeoTIFF (COG) organisiert die interne Struktur von GeoTIFF-Dateien neu, um effizienten Zugriff über HTTP-Range-Requests zu ermöglichen, und erlaubt so cloudnative Analysen ohne den Download ganzer Dateien. SpatioTemporal Asset Catalogs (STAC) bieten standardisierte Metadaten für das Auffinden und den Zugriff auf Sammlungen von GeoTIFF-Dateien. Die Integration mit Cloud-Computing-Plattformen ermöglicht die skalierbare Verarbeitung umfangreicher GeoTIFF-Archive. Zudem werden mehrdimensionale GeoTIFF-Erweiterungen für Zeitreihen- und Multivariablendatensätze erforscht.