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WebGIS 中常用空间数据格式

news 2025/7/25 17:55:02

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地理空间数据格式介绍

在地理空间信息领域，数据格式是存储、交换和表示地理空间信息的基础。了解这些格式的特点、用途和结构对于进行地理空间分析和开发至关重要

GeoJSON

GeoJSON 基于 JSON 的开放标准，用于地理空间数据交换，是 WebGIS 领域最流行和广泛支持的格式之一。

  • 官网：geojson.org，数据示例

  • 工具：在线编辑  geojson.io

  • 数据格式：

    • GeoJSON 对象可以是 Geometry（几何）、Feature（特征）或 FeatureCollection（特征集合）。

  • 几何类型 (Geometry)：

    • Point (点): [经度, 纬度]
    • LineString (线): [[经度1, 纬度1], [经度2, 纬度2], ...]
    • Polygon (多边形): [[[经度1, 纬度1], ...], [[内环经度1, 内环纬度1], ...]] (第一个环是外环，后续是内环/洞)
    • MultiPoint (多点)
    • MultiLineString (多线)
    • MultiPolygon (多多边形)
    • GeometryCollection (几何集合)

  • 特征 (Feature)：包含一个 geometry 对象和一个 properties 对象（用于存储非地理属性）。

{"type": "Feature","geometry": {"type": "Point","coordinates": [102.0, 0.5]},"properties": {"name": "Dinagat Islands"}
}
  • 特征集合 (FeatureCollection)：包含一个 features 数组，每个元素都是一个 Feature 对象。
{"type": "FeatureCollection","features": [{"type": "Feature","geometry": {"type": "Point","coordinates": [102.0, 0.5]},"properties": {"name": "Dinagat Islands"}},{"type": "Feature","geometry": {"type": "LineString","coordinates": [[102.0, 0.0],[103.0, 1.0],[104.0, 0.0],[105.0, 1.0]]},"properties": {"name": "Line"}}]
}

WKT (Well-Known Text)

  • 数据格式：文本格式描述几何对象（点、线、面）和坐标系

  • 几何类型：

    • POINT (x y): POINT (10 20)
    • LINESTRING (x1 y1, x2 y2, ...): LINESTRING (10 20, 30 40, 50 60)
    • POLYGON ((x1 y1, x2 y2, ..., x1 y1), (hole_x1 hole_y1, ...))
      POLYGON ((10 10, 20 10, 20 20, 10 20, 10 10))
    • MULTIPOINT, MULTILINESTRING, MULTIPOLYGON, GEOMETRYCOLLECTION

  • 可以包含 Z (高程) 和 M (测量值) 维度，例如 POINT Z (10 20 30)。

几何类型WKT 格式GeoJSON 格式
PointPOINT (30 10){ "type": "Point", "coordinates": [30, 10] }
LineStringLINESTRING (30 10, 10 30, 40 40){ "type": "LineString", "coordinates": [[30, 10], [10, 30], [40, 40]] }
PolygonPOLYGON ((30 10, 40 40, 20 40, 10 20, 30 10)){ "type": "Polygon", "coordinates": [[[30, 10], [40, 40], [20, 40], [10, 20], [30, 10]]] }
PolygonPOLYGON ((35 10, 45 45, 15 40, 10 20, 35 10),(20 30, 35 35, 30 20, 20 30)){ "type": "Polygon", "coordinates": [[[35, 10], [45, 45], [15, 40], [10, 20], [35, 10]], [[20, 30], [35, 35], [30, 20], [20, 30]]] }
MultiPointMULTIPOINT ((10 40), (40 30), (20 20), (30 10)){ "type": "MultiPoint", "coordinates": [[10, 40], [40, 30], [20, 20], [30, 10]] }
MultiPointMULTIPOINT (10 40, 40 30, 20 20, 30 10){ "type": "MultiPoint", "coordinates": [[10, 40], [40, 30], [20, 20], [30, 10]] }
MultiLineStringMULTILINESTRING ((10 10, 20 20, 10 40),(40 40, 30 30, 40 20, 30 10)){ "type": "MultiLineString", "coordinates": [[[10, 10], [20, 20], [10, 40]], [[40, 40], [30, 30], [40, 20], [30, 10]]] }
MultiPolygonMULTIPOLYGON (((30 20, 45 40, 10 40, 30 20)),((15 5, 40 10, 10 20, 5 10, 15 5))){ "type": "MultiPolygon", "coordinates": [[[[30, 20], [45, 40], [10, 40], [30, 20]]], [[[15, 5], [40, 10], [10, 20], [5, 10], [15, 5]]] }
MultiPolygonMULTIPOLYGON (((40 40, 20 45, 45 30, 40 40)),((20 35, 10 30, 10 10, 30 5, 45 20, 20 35),(30 20, 20 15, 20 25, 30 20))){ "type": "MultiPolygon", "coordinates": [[[[40, 40], [20, 45], [45, 30], [40, 40]]], [[[20, 35], [10, 30], [10, 10], [30, 5], [45, 20], [20, 35]], [[30, 20], [20, 15], [20, 25], [30, 20]]] }

WKB (Well-Known Binary)

WKB 是二进制编码的几何数据，与 WKT 等价但更高效。

  • 数据格式：

    • 二进制字节流，不可直接人类阅读。
    • 包含字节序（大端/小端）、几何类型代码、坐标数据等。
    • 例如，一个点 POINT (10 20) 的 WKB 可能会是 010100000000000000000024400000000000003440 (十六进制表示)。

TopoJSON

TopoJSON 是 GeoJSON 的一个扩展，它在编码地理空间数据时包含了拓扑信息。这意味着共享的边界（例如，相邻国家之间的边界）只存储一次，从而显著减小文件大小，并支持拓扑操作（如合并、简化）。

  • 官网：topojson.org

  • 工具：通常与 D3.js 等可视化库结合使用，例如 d3-geo-topojson。

  • 数据格式：

    • TopoJSON 对象是一个 Topology，包含 objects（地理特征）、arcs（共享的几何路径）和 transform（坐标转换信息）。
    • arcs: 存储所有几何图形的原始坐标路径。共享的边界会作为单个弧线存储。
    • objects: 引用 arcs 中的索引来构建几何图形。每个对象可以是一个 Point、LineString、Polygon 或它们的集合，但其坐标不再直接存储，而是通过 arcs 的索引和方向来表示。
    • transform: 包含 scale 和 translate 值，用于将量化后的整数坐标转换回原始的浮点坐标，进一步减小文件大小。
{"type": "Topology","transform": {"scale": [0.0005, 0.0005],"translate": [100, 0]},"objects": {"example_polygons": {"type": "GeometryCollection","geometries": [{"type": "Polygon","arcs": [[0]],"properties": { "name": "Polygon A" }},{"type": "Polygon","arcs": [[1, 2]],"properties": { "name": "Polygon B" }}]}},"arcs": [[[0, 0],[100, 0],[100, 100],[0, 100],[0, 0]],[[100, 0],[200, 0],[200, 100],[100, 100]],[[100, 100],[0, 100]]]
}
  • 文件大小更小：通过消除冗余的边界数据，文件大小通常比 GeoJSON 小 80% 左右。

KML (Keyhole Markup Language)

KML 是一种基于 XML 的文件格式，用于在地球浏览器（如 Google Earth）中显示地理空间数据。它不仅可以表示几何图形，还可以包含样式、描述、时间信息和相机视角等丰富的可视化属性。

  • 数据格式：

    • XML 结构，包含 <Placemark>（地标）、<Point>、<LineString>、<Polygon> 等标签。
    • 可以定义样式 (<Style>)、描述 (<description>)、名称 (<name>)、图标 (<Icon>) 等。
    • 支持文件夹 (<Folder>) 组织数据。
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?><kmlxmlns="http://www.opengis.net/kml/2.2"xmlns:ns2="http://www.google.com/kml/ext/2.2"xmlns:ns3="http://www.w3.org/2005/Atom"xmlns:ns4="urn:oasis:names:tc:ciq:xsdschema:xAL:2.0"
><Document><LookAt><longitude>-74.01020256421765</longitude><latitude>40.70974625546435</latitude><altitude>694.1959814771428</altitude><heading>0.0</heading><tilt>0.0</tilt><range>560.9467647722848</range><altitudeMode>clampToGround</altitudeMode></LookAt><NetworkLink><name>Manhattan (NY) points of interest</name><visibility>1</visibility><open>1</open><description>Points of interest in New York, New York (on Manhattan). One of theattributes contains the name of a file with a picture of the point ofinterest.</description><LookAt><longitude>-74.00668161555254</longitude><latitude>40.71371615223534</latitude><altitude>2173.081355567034</altitude><heading>0.0</heading><tilt>0.0</tilt><range>1755.96371704499</range><altitudeMode>clampToGround</altitudeMode></LookAt><Url><href>http://localhost:8520/geoserver/tiger/wms?service=wms&amp;request=GetMap&amp;version=1.1.1&amp;format=application/vnd.google-earth.kml+xml&amp;layers=poi&amp;styles=poi&amp;height=2048&amp;width=2048&amp;transparent=false&amp;srs=EPSG:4326&amp;format_options=AUTOFIT:true;KMATTR:true;KMPLACEMARK:false;KMSCORE:40;MODE:refresh;SUPEROVERLAY:false</href><refreshInterval>0.0</refreshInterval><viewRefreshMode>onStop</viewRefreshMode><viewRefreshTime>1.0</viewRefreshTime><viewBoundScale>1.0</viewBoundScale></Url></NetworkLink></Document>
</kml>
  • 易于分享：单个 .kml 或 .kmz (压缩包) 文件即可包含所有数据和样式。
  • 官网/规范：OGC KML
  • 在线查看器/编辑器：Google Earth Pro (桌面版), KML Viewer

Shapefile

Shapefile 广泛应用于桌面 GIS 软件中。它实际上不是一个单一文件，而是一组相关文件的集合，共同构成一个完整的地理数据集。

  • 数据格式：

  • 一个完整的 Shapefile 至少包含以下三个文件：

    • .shp：存储几何图形数据（点、线、面）。
    • .shx：存储几何图形的索引，用于快速查找。
    • .dbf：存储属性数据，以 dBase 格式组织。

  • 常见可选文件：

    • .prj：存储投影信息（WKT 格式）。
    • .cpg：存储字符编码信息。
    • .sbn, .sbx：空间索引。

GIS 数据转换器

geosaas.com

  • 支持 DWG、SHP、MDB、Kml、Kmz、Gpx、GeoJson、EXCEL、TXT、CSV、SQL Server、MySQL、PostgreSQL、JPG、PDF、GeoTiff、Image(img)、Bitmap(bmp)、Png 格式之间的批量转换；

  • 支持国家 2000、西安 80、北京 54、WGS84、火星坐标、百度坐标、墨卡托坐标等坐标系任意转换；支持批量转换、图层合并和地图数据浏览;

http://www.lryc.cn/news/597144.html

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