【Arc GIS 零基础教学】这些常见的GIS数据格式你知道几个

Hi，我是胡学长！今天我们来学习一下常见的GIS数据格式：矢量数据、栅格数据。

（一）什么是矢量数据

矢量数据（Vector Data）是用X、Y、Z坐标表示地图图形或地理实体位置的数据。矢量数据一般通过记录坐标的方式来尽可能将地理实体的空间位置表现的准确无误。常见的矢量数据有：点、线、面等格式。

点：表示过小而无法表示为线或面以及点位置（如 GPS 观测值）的要素。
线：表示形状和位置过窄而无法表示为区域的地理对象（如，街道中心线与河流）。也使用线来表示具有长度但没有面积的要素，如等值线和边界。
面：一组具有多个边的面要素，表示同类要素类型（如州、县、宗地、土壤类型和土地使用区域）的形状和位置。

（二）什么是栅格数据

最简形式的栅格由按行和列（或格网）组织的像元（或像素）矩阵组成，其中的每个像元都包含一个信息值（例如温度）。栅格可以是数字航空像片、卫星影像、数字图片或甚至扫描的地图。

以栅格格式存储的数据可以表示各种实际现象：

专题数据（也称为离散数据）表示土地利用或土壤数据等要素。
连续数据表示温度、高程或光谱数据（例如，卫星影像或航空像片）等现象。
图片则包括扫描的地图或绘图，以及建筑物照片。

专题和连续栅格可能会作为数据图层与地图中的其他地理数据一起显示，但也常在使用 ArcGIS Spatial Analyst extension进行空间分析时作为源数据使用。图片栅格通常用作表格中的属性，它们可同地理数据一同显示，并可传达有关地图要素的附加信息。

（三）矢量数据的优点和不足

1.矢量数据模型的优点

矢量数据模型的优点：

①数据存储紧凑；

②特征图形表达精确，适合于处理离散对象；

③面积、周长和距离测量精确；

④清晰存储的拓扑关系，如网络联结；

⑤便于空间分析。

2.矢量数据模型的不足

①矢量数据模型的不足是数据结构复杂，空间数据的输入和管理耗时；

②软件实现技术要求比较高；

③多边形叠合等分析相对困难。

（四）栅格数据的优点和不足

1.栅格数据模型的优点：

①数据结构相对简单；

②空间分析较容易实现；

③有利于遥感数据的匹配应用和分析

④空间数据的叠合和组合十分容易方便；

⑤数学模拟方便，技术开发费用低。

2.栅格数据模型的不足：

①数据量较大，冗余度高，需要压缩处理；

②定位精度比矢量的低

③拓扑关系难以表达；

④难以建立网络连接关系；

⑤投影变形花时间，地图输出不精美。

（五）常见的矢量数据格式

1、SHP (Shapefile)

Shapefile是最常见的的矢量数据格式，Shapefile文件是美国环境系统研究所（ESRI）所研制的GIS文件系统格式文件，是工业标准的矢量数据文件。所有的商业和开源GIS软件都支持。无处不在的它已成为行业标准。Shapefile由三个必须的文件组成：

主文件（ "*.shp" ）：存储地理要素的几何图形的文件。

索引文件（ "*.shx" ）：空间数据索引文件，存储地理数据几何特征的索引。

DBASE表文件（ "*.dbf" ）：它是存储属性数据的文件，用于存储地理数据的属性信息。有时候我们也称为表文件或者dbf文件。这里值得注意一下的是，这个文件Excel也是能够打开的。

空间投影文件（ "*.prj" ）：用于存储空间参考，也就是投影方式文件。当然了，如果你的数据没有空间参考信息，这个文件自然也就没有了。

地理数据索引文件（ "*.sbn" , "*.sbx" ）：这两个文件只有在进行主题间空间关系查询、主题的空间联接和对shape字段进行索引的时候才存在。它们用于存储地物特征的索引。

2、GeoJSON(Geographic JavaScript Object Notation）

GeoJSON格式主要用于基于Web的映射。GeoJSON以JavaScript对象符号（JSON）形式将坐标存储为文本。这包括矢量点，线和多边形以及表格信息。GeoJSON将对象存储在花括号{}中，并且通常语法标记更为简洁（与GML相比）。GeoJSON具有简单的语法，您可以在任何文本编辑器中进行修改。网络地图浏览器可以理解JavaScript，因此默认情况下，GeoJSON是一种常见的Web格式。但是JavaScript只理解二进制对象。幸运的是，JavaScript可以将JSON转换为二进制。

3、GML（Geography Markup Language )

GML允许使用XML的地理坐标扩展。可扩展标记语言（XML）是人类可读和机器可读的。GML以文本形式存储地理实体（功能）。与GeoJSON相似，可以在任何文本编辑器中更新GML。每个要素都有属性，几何（点，线，曲线，曲面和多边形）和空间参考系统的列表。与GeoJSON数据相比，GML存储相同数量的信息产生的数据量更大，更占空间。

4、KML/KMZ（Google Keyhole Markup Language）

KML(Keyhole Markup Language,Keyhole 标记语言)最初是由Google 旗下的Keyhole 公司开发和维护的一种基于XML 的标记语言，利用XML 语法格式描述地理空间数据(如点、线、面、多边形和模型等)，适合网络环境下的地理信息协作与共享。、

KMZ文件是压缩过的KML文件。由于 KMZ 是压缩包，因此，它不仅能包含 KML文本，也能包含其他类型的文件。如果您的地标描述中链接了本地图片等其他文件，建议您在保存地标时，保存类型选 KMZ 而不选 KML，Google Earth 会把您链接的图片等文件复制一份夹 KMZ 压缩包中。

5、OSM（OpenStreetMap OSM XML）

OSM 文件是OpenStreetMap的本地文件，该文件已成为世界上最大的众包GIS数据项目。这些文件是来自开放社区的众筹贡献的矢量特征的集合。OSM是OpenStreetMap的基于XML的数据格式。更高效，更小的PBF(Protocolbuffer Binary Format) 格式是基于XML的改进版。QGIS可以直接导入本地的OSM数据，OpenStreetMap插件可以将PBF转换为OSM在QGIS中使用。

6、DXF/DWG

dxf文件：DXF是一种开放的矢量数据格式，可以分为两类：ASCII格式和二进制格式；ASCII具有可读性好的特点，但占用的空间较大；二进制格式则占用的空间小、读取速度快。由于AutoCAD是最流行的CAD系统，DXF也被广泛使用，成为事实上的标准。绝大多数CAD系统都能读入或输出DXF文件。 DXF文件是由很多的“代码”和“值”组成的“数据对”构造而成，这里的代码称为“组码”（group code），指定其后的值的类型和用途。每个组码和值必须为单独的一行的。

dxf文件被组织成为多个“段”（section），每个段以组码“0”和字符串“SECTION”开头，紧接着是组码“2”和表示段名的字符串（如HEADER）。段的中间，可以使用组码和值定义段中的元素。段的结尾使用组码“0”和字符串“ENDSEC”来定义。

DXF-Drawing Exchange File（图形交换文件），这是一种ASCII文本文件,它包含对应的DWG文件的全部信息,不是ASCII码形式,可读性差,但用它形成图形速度快.不同类型的计算机（如PC及其兼容机与SUN工作站具体不同的CPU用总线）哪怕是用同一版本的文件,其DWG文件也是不可交换的. 为了克服这一缺点,AutoCAD提供了DXF类型文件,其内部为ASCII码,这样不同类型的计算机可通过交换DXF文件来达到交换图形的目的,由于DXF文件可读性好,用户可方便地对它进行修改,编程,达到从外部图形进行编辑和修改的目的。

dwg文件：是电脑辅助设计软件AutoCAD以及基于AutoCAD的软件保存设计数据所用的一种专有文件格式。与dxf文件是可以互相转化的。

（六）常见的栅格数据格式

1、ERDAS Imagine (IMG)

ERDAS Imagine IMG 文件是Hexagon Geospatial开发的专有文件格式。IMG文件通常用于栅格数据，以存储单个和多个波段的卫星数据。IMG 文件使用一种hierarchical format (HFA) 该格式是可选的，用于存储有关文件的基本信息。例如，这可以包括文件信息，地面控制点和传感器类型。作为IMG文件一部分的每个栅格图层均包含有关其数据值的信息。例如，这包括投影，统计，属性，金字塔以及它是连续还是离散类型的栅格。

2、IDRISI Raster

RST、RDC，IDRISI 将RST扩展分配给所有栅格图层。它们由数字网格单元格值组成，这些值包括整数，实数，字节和RGB24。栅格文档文件（RDC）是RST文件的随附文本文件。他们将列和行的数量分配给RST文件。此外，它们还记录文件类型，坐标系，参考单位和位置误差。

3、Envi RAW Raster

Band Interleaved files 是一种存储航空和遥感单波段或多波段栅格影像的格式。Band Interleaved for Line (BIL) 根据行存储所有的像素信息；Band interleaved by pixel (BIP) 按像素存储；Band sequential format (BSQ) s按波段存储。BIL包含一个头文件（HDR），该头文件描述了图像中的列，行，带，位深度和布局的数量。

4、GeoTIFF

TIF、.TIFF、.OVR，已成为GIS和卫星遥感应用的行业图像标准文件。GeoTIFF可以有其它附件：TFW存储TIFF文件所处的空间位置信息；XML是GeoTIFF可选文件，存储元数据；AUX存储投影和其它信息；OVR存储影像金字塔，用于快速的访问和影像显示缩放。

5、位图 (BMP)

BMP ,文件是 Windows 位图图像。通常用于存储可在 Windows 平台上的不同应用程序之间进行转移的图片或剪贴画，单个文件 - 扩展名 *.bmp。

6、PNG

BMP ,为栅格文件提供压缩充分的无损压缩方式。它所支持的位深度范围很大（从单色到 64 位颜色）。其要素包括含多达 256 种颜色的索引彩色图像，以及每像素高达 16 位且 100% 有效的无损图像，单个文件 - 扩展名 *.png。

7、DEM

DEM，空间数据转换标准 (SDTS) 由 USGS 创建。这种格式的目的是在不同的计算机系统之间以兼容的格式传输数字地理空间数据，而不会丢失任何信息，多个文件 - 扩展名 *.ddf。

8、ENVI 头文件

ENVI 头文件，使用 ENVI 处理栅格数据集时，会创建一个包含软件所需求的信息的头文件。可针对多个栅格文件格式创建此类头文件，头文件 - 扩展名 *.hdr，多个数据文件 - 扩展名为 *.raw、*.img、*.dat、*.bsq 等。

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