基于MapGIS文件格式剖析的坐标转换软件设计

陈 胜

（湖南省第三测绘院，湖南 长沙 410118）

MapGIS是武汉中地数码科技有限公司推出的专业GIS软件，在国土资源管理、地质勘探等领域使用极其广泛，尤以MapGIS6.7为甚，其采用了自定义的数据格式，包括点（WT）、线（WL）、面（WP）等格式，由于历史原因，这些数据一般采用1954北京坐标系、1980西安坐标系。根据原国土资源部、原国家测绘地理信息局的要求，2018年7月1日起全面使用2000国家大地坐标系，急需将这些存量数据进行坐标转换。

1 现有的坐标转换方法分析

为解决MapGIS数据格式转换问题，研究者提出了多种解决方案，主要有使用MapGIS软件、基于MapGIS二次开发两类方法。

（1）采用的MapGIS软件的功能进行坐标转换。主要优点：数据格式准确。主要缺点：操作烦琐；需要输入转换参数，不利于参数保密。

（2）MapGIS软件作为专业的GIS平台，提供了强大的二次开发SDK，黄宗维[1]等人基于MapGIS SDK对坐标转换方法进行了研究。主要优点：数据格式准确；转换流程可定制；软件可以内置转换参数。主要缺点：软件内置参数易被破解。

以上两种方法均需要安装MapGIS软件，都有软件部署难度大、成本高、转换速度慢等缺点。

2 坐标转换软件

笔者通过剖析MapGIS软件数据文件格式，采用C++语言，使用Visual Studio 2005开发了数据坐标转换软件。

2.1 坐标转换流程

（1）遍历指定目录及其子目录包含的点、线、面文件，形成文件清单。（2）从插入的硬件加密锁中读取密文，并解密为转换参数。（3）将单个文件一次性读入，形成内存文件，并校验文件信息。（4）数据坐标转换，转换流程为原高斯平面坐标→原大地坐标→原空间三维坐标→新空间三维坐标→新大地坐标→新高斯平面坐标。（5）将新的空间参考信息写入内存文件。（6）将转换后的内存文件按原目录结构写入同名文件。坐标转换流程如图1所示。

图1 软件流程图

2.2 转换参数保密方法

使用前将坐标转换参数采用非对称加密算法加密后写入硬件加密锁。使用时插入硬件加密锁，坐标转换软件从硬件加密锁读取密文，解密得出各项参数进行坐标转换。

2.3 软件运行方法

软件运行界面如图2所示。

图2 软件运行界面

软件操作流程如下：指定原始数据目录；指定结果保存目录；设置中央子午线；设置带号；数据转换。

3 数据文件格式剖析

MapGIS数据文件主要包括点、线、面三种。其中点文件的几何数据只包含点，由单个坐标表示；线文件的几何数据为线格式，由坐标串表示；区文件包含线、结点。三种文件结构基本一致，包括文件头、数据区头、数据区三部分，本文只介绍坐标相关内容。

3.1 文件头

文件头从文件起始位置开始，包含文件头标识、椭球类型、中央子午线等。数据读取时首先读文件头，通过文件头中数据区头的起始位置读取数据区头。

3.2 数据区头

数据区头位于文件头之后，通过这些信息找到各数据区位置获取数据。文件存在多个数据区头，第0个数据区头包含点和线信息，第4个数据区头包含结点信息。每个数据头10字节，其中0～3 数据区的起始位置；4～7 数据区总字节数。

3.3 数据区

数据区一般位于数据区头文件之后，包括存储点、线、结点等各种数据。

（1）点文件。每个点据长度为93字节，第7～14字节为X坐标，第15～22字节为Y坐标。（2）线文件。每个线数据长度为57字节。第8～11字节为线的顶点数量。第12～15字节为该线的顶点坐标存储位置偏移量。每个顶点长度为16字节，前8字节为X坐标，后8字节为Y坐标。（3）面文件。面文件包含线数据和结点数据，线数据格式与线文件一致。每个结点数据长度为55字节，第0～7字节为X坐标，第8～15字节为Y坐标。

4 结语

软件不依赖MapGIS，直接对数据文件进行读写，转换速度快，在配备I7-7700 CPU的PC上测试转换速度约为1 300 MB/min，远远高于MapGIS软件。转换后数据按原有目录结构保存，后期数据整理工作量小，也节约了昂贵的采购费用。将坐标转换参数加密后保存于硬件加密锁，实现软件和参数的分离，实现了参数保密。部署简单，操作方便，只需要一个100 KB的可执行文件即可完成全部功能。使用时插入正确的硬件加密锁，打开软件即能进行坐标转换，基本不需要培训。