三峡库区(重庆段)地质灾害数据库系统空间数据转换

陈 云，康景文

(中国建筑西南勘察设计研究院有限公司，四川成都610081)

0 引言

三峡库区地质灾害数据库系统(以下简称TGGD)是以收集到四大类(滑坡、塌岸、边坡、危岩)400 余处工点资料为数据基础，集查询、统计、模拟计算等功能为一体的地质灾害数据库及辅助设计决策系统。TGGD 数据库系统包含两大数据库:分别是属性数据库和空间数据库。空间数据库存储的是地质灾害发育区域的基础地理、地质空间数据以及灾害点本身的空间数据。在空间数据库的建设过程中，将不同来源的数据格式转换为系统支持的数据格式是一项很重要的工作。

GIS 中最常用的空间数据结构可分为两种:矢量数据结构和栅格数据结构，两种数据结构都可以用来描述地理实体的点、线、面三种基本类型。TGGD 空间数据库采用的数据结构是矢量数据结构。

TGGD 空间数据库是以GIS 组件MapObjects 为开发平台建立起来的。MapObjects 可以使用的数据文件的格式主要有Shapefile、Coverage、SDE、VPF、StreetMap 和各种 CAD 文件［2］。TGGD 空间数据库支持的空间数据文件格式是Shapefile。

本文主要介绍如何将TGGD 空间数据库建设过程中收集到的不同来源的矢量数据格式转换为Shapefile 文件。

1 空间数据库内容、数据来源及数据格式

1.1 数据库内容

在本系统中，主地图map1 由17 层地质地理信息图层和8层地灾图层(边坡周界图层备用，实际是7 层)组成，图层文件格式为 ESRI-Shape，每个图层由. dbf(文字数据)、. prj(投影坐标)、shp(图形)、.shx()组成。根据图形不同，又分为域/区(zone/area)、线(line)、点(point)三种，叠放次序必须域在下(先放)、线在中、点在上(后放)。

概括起来，TGGD 空间数据库的图层主要包括以下几方面的图件资料。

1.1.1 基础地理图件

包括省(市)、县(区)、乡(镇)、村、自然村的边界、居民点等。

1.1.2 地物图件

包括河流、湖泊、铁路、公路、高速公路等。

1.1.3 基础地质图件

包括构造、地层、岩性。

1.1.4 灾害点图层

包括四大类灾害点的分布图、标注图。

TGGD 空间数据库包含的所有图层及图层层序见表1 所示。

表1 空间数据库图层

1.2 数据来源

TGGD 空间数据库的矢量数据来源主要有外业测量、跟踪数字化及栅格数据转换。

1.2.1 外业测量

TGGD 空间数据库的灾害点周界和部分基础地理、地质图件一般是利用外业测量仪器自动记录形成的测量成果。

另外，灾害点坐标和灾害点周界可以在野外调查过程中，用GPS 测得。

1.2.2 跟踪数字化

利用跟踪数字化仪或在计算机屏幕上，将地图图形或图形栅格数据转换为矢量数据［3］。部分灾害点周界是通过这种方法获取的。

1.2.3 栅格数据转换

TGGD 空间数据库的部分矢量数据是通过栅格数据转换得来的。栅格数据包括一些遥感图像和地图图像。

1.3 数据格式

采集的各种空间数据来源有很多种，其数据格式也就各不相同。

TGGD 空间数据库的数据格式主要有如下几种。

1.3.1 坐标矢量格式文件

坐标矢量格式文件包括投影坐标矢量格式文件和地理坐标矢量格式文件。

TGGD 空间数据库支持地理坐标矢量格式文件，如收集到的是投影坐标矢量格式文件，则需要将投影坐标矢量格式文件转换为地理坐标矢量格式文件。

更进一步，TGGD 空间数据库支持的空间数据格式为Shapefile，则地理坐标矢量格式文件需转换为Shapefile 文件。

学生思维发展能力的培育，可以通过多种形式进行，比如写作、阅读、实践活动等，在语言的综合运用当中，学生的思维能力能够得到有效发展。比如在进行《鸿门宴》的教学过程中，由于其中人物特色鲜明，故事情节生动紧张，非常有助于学生综合思维能力的培养。因此，可以采用让学生扮演角色的方式进行“鸿门宴”的重现。在此过程中，教师可以根据学生的学习水平和特点进行角色分派，在表现刘邦、项羽、樊哙、项庄等人的语言、神态的过程中，能够加强学生语言的运用能力，促进思维发展能力的提升。

1.3.2 CAD 软件矢量数据

CAD 软件矢量数据是空间数据的一个主要来源，如河流、湖泊、地层、岩性等图件，其原始数据格式是CAD 矢量数据。

1.3.3 栅格(图片)数据

收集到的地图图像、遥感图像等图片。

2 坐标矢量格式文件转换为Shapefile

TGGD 空间数据库中坐标格式为地理坐标，即经纬度坐标。收集到的一些数据坐标为投影坐标时，首先需要将投影坐标转换为地理坐标，然后将地理坐标矢量格式文件转换为Shapefile 文件。

2.1 投影坐标转换为经纬度坐标

投影坐标和经纬度坐标的转换公式如式(1)所示。

式中:X、Y——平面直角坐标系的纵;

λ、φ、——椭球面上地理坐标系的经度、纬度(分别自赤道和投影带中央经线起算);

N——卯酉圈曲率半径(可据纬度由制图用表查取);

η——η2=e'2cos2φ，其中 e'为地球的第二偏心率。

2.2 地理坐标矢量格式文件转换为Shapefile 文件

地理坐标矢量格式文件可利用一些软件直接转换成Shapefile 文件。如可利用MapInfo 软件实现数据之间的转换。

3 CAD 矢量数据转换为Shapefile 文件

TGGD 空间数据库表的数据来源一部分是CAD 矢量数据，要建立空间数据库，需将这些CAD 矢量格式数据转换为空间数据格式Shapefile 文件。

CAD 是计算机辅助设计的英文缩写。常用的CAD 文件有DXF、DWG、DNG 等。在 CAD 的数据模型中，点、线、面等几何要素以二进制形式保存于文件中，相关的注记、颜色、线型等属性也跟几何数据放在一起，故其具有强大的绘图功能和处理矢量图形的能力［1］。但从空间地理信息系统角度来看，CAD 缺乏较强的对空间数据信息的描述和分析功能。而GIS 却能对空间数据进行建模、分析和管理。因此，可将CAD 图形作为已有的数据源，将CAD 图形转换为适用的GIS 数据。

CAD 的数据格式地形图要素的表现形式有多种，鉴于其面状要素不一定完全闭合，线状要素有交叉等原因，不能满足GIS 的要求，因此，在转换成GIS 空间数据之前，CAD 图形需做编辑修改等工作。

CAD 一个图层中可以放置所有的地物信息，但GIS 空间数据库的一层只能放置点、线、面中的一种，所以转换之前要做图层分层的检查。另外，要将图层上不符合GIS 空间数据拓扑结构要求的实体过滤掉。

CAD 与Shapefile 的数据转换:数据转换分为直接转换和中间转换。由于CAD 与GIS 系统描述统一空间对象的数据模型与语义存在一定的差别，建议通过间接转换的方法实现数据转换。

1)CAD 清理有定位对齐的文字，转存为R12/R14 dxf 文件。

2)用 MapInfo 将 dxf 文件转换为.TAB 文件。

3)用GlobalMapper 将TAB 文件转换为Shapefile 文件。

4 栅格数据转换为Shapefile 文件

栅格数据是GIS 空间数据的重要组成部分，栅格数据的收集实际上就是栅格数据矢量化的过程。将栅格数据转换为矢量格式数据后，再将矢量格式数据转化为Shapefile 格式文件。

4.1 栅格数据转换为矢量格式数据

图片校准的原理是从原始图像阵列出发，依次对其中每一个像元分别计算其在输出(纠正后)图像的坐标，其纠正公式为式中，x，y 为P 点原始图像的行数和列数;X，Y 为 P 在新图像中的坐标(即地面坐标)［2］。

可用OziExplore 软件矢量化图片，操作时至少要对图片中三个不在同一直线上的点的坐标进行校正。

4.2 矢量格式文件转换为Shapefile 文件

1)可用OziExplore 软件载入矢量化的图片，在图片上创建轨迹或航点，保存轨迹或航点文件。

2)用MapInfo 等软件将矢量格式文件转换为Shapefile 文件。

5 结语

本文介绍了TGGD 空间数据库建设过程中如何将不同来源、不同格式的数据转换为Shapefile 文件的方法。鉴于数据转换只针对于TGGD 空间数据库建设，所以数据转换存在一定的局限性，仅供参考。

［1］陈能，施蓓琦.AutoCAD 地形图数据转换为GIS 空间数据的技术研究与应用［J］.测绘通报，2005(8):11 -14.

［2］蔡孟裔，毛赞猷，等.新编地图学教程［M］. 北京:高等教育出版社，2010.

［3］黎夏，刘凯.GIS 与空间分析——原理与方法［M］.北京:科学出版社，2006.