2.4 空间数据的格式

不同的GIS软件在记录空间数据时，往往会采用不同的数据格式。即使同一种软件，在其不同的发展阶段或基于不同的目的，也可能会有不同的空间数据格式。

认识和了解空间数据格式，有助于空间数据的采集、处理和分析。

2.4.1 与ArcGIS相关的几种主要格式

2.4.1.1 Shapefile格式

Shapefile：ArcViewGIS软件的格式。属于简单要素类，用点、线、多边形存储要素的形状，却不能存储拓扑关系，具有简单、快速显示的优点。

它采用基于文件的方式来存储空间数据的不同信息。一个Shapefile数据至少包括*.shp、*.shx、*.dbf三个必须的文件。其中*.shp是主文件，用于存储要素的几何数据；*.shx是索引文件，用于存储要素的几何索引；*.dbf是属性表文件，用于存储要素的属性信息。

投影文件*.prj；元数据文件*.shp.xml；锁定文件*.lock。此外，还可能会有*.sbn和*.sbx、*.fbn和*.fbx、*.ain和*.aih、*.atx、*.ixs、*.mxs、*.cpg等文件。

组成Shapefile 的每个文件均不能超过2GB。

图2.44 Shapefile格式的数据在ArcCatalog与Windows资源管理器中的体现

2.4.1.2 Coverage格式

Coverage：Arc/Info的一种原生矢量数据格式。它是一个集合，可以包含一个或多个要素类，每个要素类存储一组点、线（弧）、多边形或注记（文本）。

Coverage采用“基于文件夹”的方式来存储，空间信息和属性信息分别存放在两个文件夹里。

图2.45 Coverage数据在ArcCatalog和Windows资源管理器中的体现

不同于Shapefile的非拓扑性，Coverage是一种拓扑数据格式，它支持连通性、区域定义和邻接性等三种基本的拓扑关系。但Coverage数据也存在很大的不足，它的要素聚集在类似点、线、面的集合中，不具有特殊的要素行为。

从ArcGIS8.3版本开始，屏蔽了对Coverage的编辑功能。需编辑时应转换为其他可编辑的数据格式。

2.4.1.3 Geodatabase格式

Geodatabase为地理数据库，是ArcGIS的原生数据格式。它利用基于工业标准建立的关系型数据库技术，可以高效安全地管理地理数据。可以认为，Geodatabase是一个用于存放大量不同类型地理数据集的“容器”或“集合”，它按照层次性的数据对象来组织地理数据，不仅可以存储类似Shapefile的简单要素类，还可以存储类似Coverage的要素集；不仅可以存储矢量数据，还可以存储栅格数据，并且支持一系列的行为规则。Geodatabase由系统表格及用户数据组成，用户数据可以存储下列形式的数据集：（1）要素类（Featureclass）；（2）要素数据集（Featuredataset）；（3）镶嵌数据集（Mosaicdataset）；（4）栅格目录（Rastercatalog）；（5）栅格数据集（Rasterdataset）；（6）逻辑示意图数据集（Schematicdataset）；（7）表格（Table）（非空间数据）；（8）工具箱（Toolboxes）。

要素数据集中不仅可以包括要素类，还可以包括以下数据：（1）附件（Attachments）；（2）要素链接注记（Feature-linkedannotation）；（3）几何网络（Geometricnetworks）；（4）网络数据集（Networkdatasets）；（5）宗地结构（Parcelfabrics）；（6）关系类（Relationshipclasses）；（7）地形（Terrains）；（8）拓扑（Topologies）。

对于常用的要素类（featureclass）来说，它既可以直接存放于Geodatabase之中，又可以存放于Geodatabase的要素数据集之中。例如，你可以将铁路、公路等作为要素类放在Geodatabase内，也将以将铁路、公路、水运、航空等要素类整合为一个“交通”数据集存放在Geodatabase中。有时为了某些特殊目的，如拓扑查错、建立几何网络等，则必须将要素放入数据集中。

目前ArcGIS中有以下三大类Geodatabase（图2.46）：

图2.46 多种格式的数据在ArcCatalog与Windows资源管理器中的体现

（1）Personal Geodatabase（PGDB）：Microsoft Access的mdb文件中。容量限制为2GB

（2）File Geodatabase（FGDB）：新型Geodatabase，可跨平台。采用独立的文件夹来存储其所有的数据。存储容量可达到TB级。

（3）ArcSDE Geodatabase（ArcSDE GDB）：是一种基于Oracle、Microsoft SQL Server、IBM Informix、IBM DB2、PostgreSQL等多种DBMS存储模型的关系数据库。需要ArcSDE的支持才能使用，能够存储近乎“无限”的海量数据（仅受DBMS的限制），可在多个操作平台上使用，支持多用户同时读写。ArcSDE GDB支持版本（versioning）和长事务（long transaction）处理。

2.4.1.4 E00格式

ArcInfo Workstation的一种交换文件，它以“e00”为文件的扩展名，主要用于ArcInfo软件内部或者与其他软件进行数据的交换。由于E00文件是ASCII明码格式（文本）的，因此早期许多其他GIS软件都把E00文件作为与ESRI系列软件的数据接口。

E00格式文件是ESRI早期最完整最复杂的文件之一。标准的E00文件记录了空间要素的空间坐标、所有的属性信息以及空间拓扑关系信息。E00数据文件包含两大组分：ARC和INFO。

2.4.1.5 Grid格式

ESRI栅格数据的原生数据格式。Grid通常包括整形和浮点型两种类型的栅格。整形栅格多用于表示离散数据，浮点型栅格多用于表示连续数据。整型栅格的属性存储在它的值属性表（VAT）中，栅格中的每个唯一值对应于属性表中的一条记录，存储特定值（VALUE）和它所表示的栅格像元数量（COUNT）。

图2.47 整形栅格数据及属性表

2.4.2 其他GIS软件中的主要格式

除ArcGIS外，其他GIS软件，如MapInfo、SuperMap、MapGIS、GoogleEarth、AutoCAD等，都有自己的空间数据格式。在空间分析中，往往需要使用多源的数据，不同来源的数据之间也经常需要进行格式转换，因此，认识不同软件的数据格式是很有必要的。

2.4.2.1 MapInfo的数据格式

    1．TAB格式

    2．MIF（MID）格式

2.4.2.2 SuperMap的数据格式

SuperMap提供了多种空间数据存储格式，不同的数据存储方式由不同的空间数据引擎负责维护。这些引擎包括：SDB、DGN、DWG、MDB、SDX和SDXPlus等。

2.4.2.3 MapGIS的数据格式

MapGIS 6的数据文件主要有以下几种：（1）工程文件（.MPJ文件）；（2）点文件（.WT）；（3）线文件（.WL）；（4）区（面）文件（.WP）；（5）网文件（.WN）；（6）表文件（.WB），无空间实体，仅有表格记录。

MapGIS的K9版本中，地图编辑器的工程文件扩展名为*.MAP，数据库工程文件扩展名为*.HDF。K9版本里的单文件不能单独保存在盘里，必须存在数据库（*.HDF）里。同时K9版本也支持6.7以前版本的WP、WL、WT等文件。

2.4.2.4 Google Earth的数据格式

谷歌地球（GoogleEarth，GE）有两种类型的地标文件，一种是KML文件，一种是KMZ文件。KMZ是经过ZIP格式压缩过的KML文件，不仅能包含KML文本，也能包含其他类型的文件，如影像等，是GoogleEarth默认的地标存储与交换格式。

2.4.2.5 AutoCAD的数据格式

AutoCAD的DXF和DWG。

DXF：AutoCAD的图形交换文件，用于AutoCAD与其它软件之间进行CAD数据交换。

DWG：AutoCAD的图形文件，是AutoCAD的标准格式，文件结构与DXF基本相同。采用二进制格式的文件形式，一方面可以节省文件占用的空间，另一方面也可以提高读写文件的效率。

2.4.3 空间数据格式的转换

1．利用GIS软件中的数据格式转换工具。一般的GIS平台软件，都提供了数据格式转换工具，可以利用这些转换工具实现数据格式转换。

2．编写程序实现数据格式转化。编程读取源数据文件中的图形数据和属性数据，按照目标文件数据格式写入目标文件，实现数据格式转换。

3．利用第三方商业工具软件进行数据格式转换。如FME、Map2Shp/Shp2Map等。

不管采用以上哪种方式，转换中都有可能造成包括空间位置、属性数据、拓扑关系、元数据等方面的信息丢失。因此在实际使用中，一方面要尽量避免不必要的数据转换，另一方面需要在数据转换后，对数据进行及时检查，了解信息丢失情况，做出合理的评估及补救方案。