MIF圖件的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換程序設(shè)計(jì)

羅 峰

（廣州市城市規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，廣東 廣州 510060）

MIF文件是Mapinfo用來(lái)向外交換數(shù)據(jù)的一種中間交換文件。當(dāng)用戶在Mapinfo中將一張Mapinfo地圖表以MIF格式轉(zhuǎn)出MIF文件中后，Mapinfo會(huì)同時(shí)在用戶指定的保存目錄下生成2個(gè)文件（＊.mif，＊.mid）。其中＊.mif文件保存了該Mapinfo表的表結(jié)構(gòu)及表中所有空間對(duì)象的空間信息（如：每個(gè)點(diǎn)對(duì)象的符號(hào)樣式、點(diǎn)位坐標(biāo)；每個(gè)線對(duì)象的線樣式、節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)、節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)；區(qū)域?qū)ο蟮奶畛淠Ｊ健⒚總€(gè)區(qū)域包含的子區(qū)域個(gè)數(shù)及每個(gè)區(qū)域的節(jié)點(diǎn)數(shù)等）。而＊.mid文件則按記錄順序保存了每個(gè)空間對(duì)象的所有屬性信息。這2個(gè)文件都為文本性質(zhì)的文件，用戶可以通過(guò)相應(yīng)的文件讀寫(xiě)方法實(shí)現(xiàn)對(duì)文件內(nèi)容的讀寫(xiě)。

我國(guó)常用的國(guó)家大地坐標(biāo)系有1954北京坐標(biāo)系和1980西安坐標(biāo)系，但由于我國(guó)幅員遼闊，各個(gè)地方根據(jù)不同的需要還建立有獨(dú)立的地方坐標(biāo)系。這些坐標(biāo)系一般都基于某一特定的參考橢球，屬于參心系。它們都是采用傳統(tǒng)地面測(cè)量技術(shù)建立起來(lái)的，并滿足了當(dāng)時(shí)實(shí)際應(yīng)用的需求。隨著GPS技術(shù)的發(fā)展，用戶可以通過(guò)后處理或者實(shí)時(shí)差分定位獲取精確的WGS－84坐標(biāo)。根據(jù)某電網(wǎng)公司的要求，需要對(duì)原有的管理信息系統(tǒng)中基于地方獨(dú)立坐標(biāo)系統(tǒng)的圖件轉(zhuǎn)換到WGS－84坐標(biāo)系下，有利于全省大范圍電力設(shè)備的無(wú)縫對(duì)接。

1 MIF文件及其對(duì)象定義

1.1 基本存儲(chǔ)信息

由于商用原因，截止至現(xiàn)在為止，MapInfo公司一直沒(méi)有向外界公布它原始的以矢量形式存儲(chǔ)的文件格式，即TAB格式，這就加大了直接利用MapInfo原始數(shù)據(jù)的難度。但MapInfo公司提供了與外界交換數(shù)據(jù)的機(jī)制，即MIF（MapInfo Interchange Format）格式地圖。

為了解決MIF文件轉(zhuǎn)換問(wèn)題，首先要了解MIF基本的編碼規(guī)則。MIF文件有2個(gè)區(qū)域：文件頭區(qū)域和數(shù)據(jù)節(jié)，文件頭中保存了如何創(chuàng)建MapInfo表的信息，數(shù)據(jù)節(jié)中則是所有圖形對(duì)象的定義。轉(zhuǎn)換時(shí)根據(jù)地物形狀的不同，在MapInfo中對(duì)應(yīng)的圖形對(duì)象分別為點(diǎn)（point）、直線（line）、折線（polyline）、圓弧（arc）和區(qū)域（region）等。圖1為MIF文件示例。

圖1 MIF文件示例

1.2 頭文件

表1是一個(gè)MIF文件頭的說(shuō)明，方括號(hào)內(nèi)是可選信息。

表1 MIF文件頭說(shuō)明

1.3 數(shù)據(jù)節(jié)信息

數(shù)據(jù)節(jié)中則是所有圖形對(duì)象的定義，以下分類(lèi)說(shuō)明常用的需轉(zhuǎn)換的圖形對(duì)象專(zhuān)有編碼中與坐標(biāo)轉(zhuǎn)換相關(guān)的內(nèi)容。

1）點(diǎn)（POINT）。對(duì)圖件中點(diǎn)對(duì)象的轉(zhuǎn)換只需對(duì)坐標(biāo)值進(jìn)行轉(zhuǎn)換。點(diǎn)對(duì)象的實(shí)體數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2 點(diǎn)（POINT）

2）直線（LINE）。對(duì)圖件中直線對(duì)象的轉(zhuǎn)換，需要對(duì)直線的起點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo)（X，Y）進(jìn)行相應(yīng)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，其余的實(shí)體數(shù)據(jù)不變，見(jiàn)表3。

表3 直線（LINE）

3）折線（polyline）。對(duì)圖件中折線對(duì)象的轉(zhuǎn)換，需要對(duì)折線中的折線點(diǎn)坐標(biāo)（X，Y）進(jìn)行相應(yīng)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，其余的實(shí)體數(shù)據(jù)不變，見(jiàn)表4。

表4 折線（Polyline）

4）區(qū)域（REGION）。見(jiàn)表5。

表5 區(qū)域（REGION）

5）文本（TXT）。見(jiàn)表6。

表6 文本（TXT）

2 圖件轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)方法

2.1 涉及坐標(biāo)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

2.1.1 獨(dú)立地方坐標(biāo)系

某市域位于高斯－克呂格3°投影第38帶的西側(cè)。若地方性測(cè)繪成果沿用國(guó)家統(tǒng)一的1954北京坐標(biāo)系，其投影長(zhǎng)度變形值將大于2.5cm/km，不便于工程建設(shè)的放樣與測(cè)設(shè)。因而該市平面控制網(wǎng)采用獨(dú)立坐標(biāo)系，使用了與1954北京坐標(biāo)系相同的橢球參數(shù)，具有獨(dú)立的中央子午線，投影后的平面坐標(biāo)東西和南北方向都有偏移，這就是獨(dú)立的地方平面坐標(biāo)系統(tǒng)。

2.1.2 WGS－84坐標(biāo)系

WGS－84坐標(biāo)是一種國(guó)際上采用的地心坐標(biāo)系。坐標(biāo)原點(diǎn)為地球質(zhì)心，其地心空間直角坐標(biāo)系的Z軸指向BIH（國(guó)際時(shí)間）1984.0定義的協(xié)議地球極（CTP）方向，X軸指向BIH 1984.0的零子午面和CTP赤道的交點(diǎn)，Y軸與Z軸、X軸垂直構(gòu)成右手坐標(biāo)系，稱(chēng)為1984年世界大地坐標(biāo)系統(tǒng)。

2.2 技術(shù)線路

考慮到地方獨(dú)立平面坐標(biāo)系與WGS－84坐標(biāo)系的中央子午線不同，以及橢球參數(shù)不同，因此，平面四參數(shù)轉(zhuǎn)換是不嚴(yán)密的，因此，需要把地方獨(dú)立平面坐標(biāo)先通過(guò)換帶轉(zhuǎn)換到北京54坐標(biāo)系下的平面坐標(biāo)，然后采用在2個(gè)坐標(biāo)系下均有坐標(biāo)成果的點(diǎn)計(jì)算出北京54坐標(biāo)系下的平面坐標(biāo)到WGS－84坐標(biāo)系下的平面坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換參數(shù)，這樣把得到的北京54坐標(biāo)換算到WGS－84坐標(biāo)系即可。其具體技術(shù)方案如圖2所示。

圖2 坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換的技術(shù)方案

圖2中（Xg，Yg）表示地方獨(dú)立平面坐標(biāo)，（B54，L54）是經(jīng)過(guò)高斯反算的得到的北京54大地坐標(biāo)，需要利用北京54橢球參數(shù)、平移常數(shù)、投影面大地高等參數(shù)。（X54，Y54）為轉(zhuǎn)換后的北京54坐標(biāo)。經(jīng)過(guò)四參數(shù)的轉(zhuǎn)換后可以得到WGS－84坐標(biāo)（X84，Y84）。

2.2.1 高斯投影坐標(biāo)正反算

高斯投影是一種橫軸等角切圓柱投影（見(jiàn)圖3）。它把地球視為球體，假想一個(gè)平面卷成一個(gè)橫圓柱面并把它套在球體外面，使橫軸圓柱的軸心通過(guò)球的中心，球面上一根子午線與橫軸圓柱面相切。這樣，該子午線在圓柱面上的投影為一直線，赤道面與圓柱面的交線是一條與該子午線投影垂直的直線。將橫圓柱面展開(kāi)成平面，由這2條正交直線就構(gòu)成高斯－克呂格平面直角坐標(biāo)系。

圖3 高斯投影

由高斯平面坐標(biāo)（X，Y）與大地坐標(biāo)（L，B）的轉(zhuǎn)換關(guān)系可以分為2類(lèi)，第1類(lèi)稱(chēng)為高斯投影正算公式，即由L，B求X，Y；第2類(lèi)為高斯反算公式，即由X，Y求L，B。

2.2.2 平面坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換模型

平面坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換一般先旋轉(zhuǎn)再平移后縮放，轉(zhuǎn)換模型如下：

簡(jiǎn)化后公式

其中：a＝（1＋m）Δx，b＝（1＋m）Δy，c＝（1＋m）cosα，d＝（1＋m）sinα。通過(guò)重合點(diǎn)（同時(shí)已知原始坐標(biāo)和目的坐標(biāo)）可以利用最小二乘法求出參數(shù)a，b，c，d。

3 圖件轉(zhuǎn)換程序設(shè)計(jì)

通過(guò)對(duì)MIF文件的研究，掌握了MIF文件中坐標(biāo)存放規(guī)律。編寫(xiě)針對(duì)MIF文件的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換軟件，使用C#編程語(yǔ)言編寫(xiě)了圖件轉(zhuǎn)換程序，程序流程如圖4所示。

圖4 圖件轉(zhuǎn)換流程

4 圖件轉(zhuǎn)換示例

以廣東某電網(wǎng)公司中心城區(qū)的路網(wǎng)圖形為示例（圖5為其MIF源文件），依據(jù)圖件轉(zhuǎn)換流程所編制的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換軟件，轉(zhuǎn)換示例（見(jiàn)圖6）可以看出，轉(zhuǎn)換后地形圖中路網(wǎng)和電力拓?fù)潢P(guān)系不發(fā)生變化，有利于電力地形圖轉(zhuǎn)換目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。確保了高效易用，由于地形圖覆蓋范圍廣，涉及的內(nèi)容多，MIF圖件轉(zhuǎn)換中需要確保“技術(shù)先進(jìn)、高效可靠”的原則。

圖5 廣東某電網(wǎng)公司中心城區(qū)的路網(wǎng)MIF文件

圖6 圖形轉(zhuǎn)換示例

5 結(jié)束語(yǔ)

應(yīng)用MIF文件實(shí)現(xiàn)圖件轉(zhuǎn)換是國(guó)家基準(zhǔn)現(xiàn)代化進(jìn)程中必須解決的技術(shù)問(wèn)題。目前在ArcGIS和mapinfo基礎(chǔ)上應(yīng)用C#二次開(kāi)發(fā)中均有研究，但在ArcGIS中無(wú)法實(shí)現(xiàn)圖塊的整體轉(zhuǎn)換。本文通過(guò)對(duì)mif文件中圖形信息存儲(chǔ)規(guī)則的研究，實(shí)現(xiàn)了圖形實(shí)體的整體坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，確保了圖形轉(zhuǎn)換后的拓?fù)潢P(guān)系不發(fā)生變化。

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