基于OGR的通用地理數據格式轉換研究

崔虎平，江 南

(信息工程大學地理空間信息學院，河南鄭州450052)

一、引 言

長期以來，地理數據處理過程中的數據格式轉換一直是地理信息系統(tǒng)的研制開發(fā)與應用過程中必不可少的，也是花費時間、經費比較大的模塊。不同的地理信息系統(tǒng)應用程序均需要讀取、轉換不同格式的地理數據，然后進行查詢分析。這種處理過程如圖1所示。

圖1 傳統(tǒng)數據格式轉換流程

每一個應用程序均需要編寫大量的代碼用于讀取不同的文件格式，進行重復的工作，因此，需要建立一個統(tǒng)一的數據訪問接口，使得應用軟件的開發(fā)脫離這些瑣碎復雜的數據格式轉換。OGR簡單要素庫(OGR simple feature library)就是最有效的解決方案之一。

OGR是開源C++代碼庫，可以提供讀取(部分可以寫入)大量的矢量數據格式文件，如 ESRI Shape、SDTS、PostGIS、Oracle Spatial、MapInfo mid/mif和TAB文件等格式。隨著開源項目的發(fā)展，OGR目前已作為地理空間數據抽象庫(open geospatial data abstraction library，GDAL)的一部分，GDAL可完成柵格地理數據的讀寫轉換，柵格數據與矢量數據處理相結合，相得益彰，使得GDAL/OGR在許多開源項目中得到了更廣泛的應用，如熟悉的 Google Earth、ESRI ArcGIS 9.2+、GRASS、OpenEV、UMN MapServer、Quantum GIS(QGIS)、MapWindow 等十幾個開源項目。

OGR目前支持的矢量數據格式如表1所示。

表1 OGR支持的矢量數據格式

其中，是否允許保存為No，表示當前只支持讀取該文件格式;而Yes表示既可以讀取此文件格式還可以寫此文件格式。因此為了將某一文件格式(如MapGIS明碼格式)轉換為其他文件格式，只要在OGR增加相應的讀取該文件格式代碼，即可保存為可建立的文件格式。

本文就是使用OGR提供的矢量數據模型，在VC++開發(fā)環(huán)境下，增加讀取MapGIS明碼數據文件格式的相關代碼，實現由MapGIS明碼數據格式轉換為其他矢量數據格式的功能。其流程如圖2所示。

圖2 基于OGR的數據格式轉換

二、OGR中數據格式驅動的開發(fā)

在OGR中，不同的數據格式對應不同的驅動(Driver)，OGR統(tǒng)一管理所有支持的驅動，使用驅動完成地理數據格式的讀取與保存。OGR中類的框架關系如圖3所示。

圖3 OGR中類的框架關系

其中，

1)OGRSFDriverRegistrar：負責注冊并統(tǒng)一管理所有驅動;

2)OGRSFDriver：對應于某一文件格式，可以實現打開數據源、復制、刪除等功能;

3)OGRDataSource：表示文件或數據庫的抽象類，由用戶繼承實現，包含一個或多個圖層(OGRLayer);

4)OGRLayer：表示數據源中要素的抽象類，由用戶繼承實現;

5)OGRSpatialReference：空間參考類;

6)OGRFeature：表示某一幾何要素，包括屬性信息;

7)OGRGeometry：幾何對象類。

由于OGR是基于OpenGIS簡單要素數據模型建立起來的，數據的類型、方法命名均符合OpenGIS規(guī)范，因此非常容易移植于其他符合OGC規(guī)范的軟件系統(tǒng)中。OGR使用的幾何數據對象關系如圖4所示。

圖4 OGR中的幾何數據對象關系

為了讀取新的數據格式，主要實現OGR中以下3個類的接口：OGRSFDriver、OGRDataSource與OGRLayer。在實現以上接口以后，使用OGRSFDriverRegistrar類函數RegisterDriver(new OGRMapGISDriver)將新的驅動增加到OGR中。

三、完成數據格式的轉換

將新的驅動增加到OGR驅動列表后，就可以使用OGR完成相應數據格式的讀取功能，使用OGR可以將源數據格式轉換為驅動列表中可保存的數據格式。

使用OGR完成數據格式轉換的主要流程如圖5所示。

圖5 實現數據格式轉換的主要流程

第1步：得到注冊的驅動。

第2步：根據指定的驅動名，得到驅動對象。

第3步：使用驅動打開數據文件，得到數據源對象。

第4步：根據指定的目標驅動名，得到目標驅動對象，方法同第2步。

第5步：建立輸出數據源。

第6步：根據源目標數據中圖層個數，依次在目標數據源中建立圖層。

第7步：建立目標圖層的屬性結構。

第8步：依次寫入源數據集中的要素對象。

第9步：釋放內存。

綜合以上處理過程，筆者編寫了通用地理數據格式轉換工具，界面圖6所示。

四、結束語

矢量地理數據格式轉換是地理信息系統(tǒng)開發(fā)與應用過程的基礎之一。本文研究了OGR實現矢量地理數據格式轉換的原理，并在OGR中編程實現了MapGIS明碼格式驅動的開發(fā)，完成了向其他數據格式之間的轉換。其重要意義在于數據格式之間的轉換不再需要大量的商業(yè)軟件來完成，節(jié)約了大量的軟件購置費用，同時軟件的開發(fā)思路對于其他數據格式的轉換具有借鑒意義。

仍存在以下不足：

1)由于OGR采用符合OpenGIS的簡單幾何數據模型，因而MapGIS數據格式向其他數據格式轉換時丟失了其拓撲關系。

2)目前完成矢量數據轉換過程時保持空間參考系保持不變，如何在轉換過程中增加地理參考系有待于進一步研究。

［1］易善楨，李琦，承繼成.空間信息的共享與互操作［J］.測繪通報，2000(8)：17-19.

［2］孫立堅，朱翊，劉紀平，等.GIS數據交換理論與系統(tǒng)架構的研究［J］.測繪通報，2007(9)：57-60.

［3］王家耀.空間信息系統(tǒng)原理［M］.北京：科學出版社，2001.

［4］華一新，吳升，趙軍喜.地理信息系統(tǒng)原理與技術［M］.北京：解放軍出版社，2001.

［5］蘇潔，周東方，岳春生.GPS車輛導航中的實時地圖匹配算法［J］.測繪學報，2001，30(3)：252-256.