GIS 文件格式及常规应用总结

文章目录

- GIS 中常见的文件格式以及再次打开注意事项
- 资源网站应用
- - 地图瓦片数据
  - 地形数据
  - 倾斜模型
- QGS 应用
- - 矢量数据格式
  - 栅格数据格式
  - 数据库格式
  - 更改图层样式
  - 更改图层范围
  - 导出为不同分辨率图片
  - 导出矢量文件
  - - 直接保存图层
    - 通过打印布局导出
    - 使用插件导出
- tiff 图片前端处理方式

GIS 中常见的文件格式以及再次打开注意事项

一、Shapefile（.shp）格式

文件类型
- Shapefile是一种矢量数据格式，用于存储地理要素的几何形状和属性信息。它实际上是由多个文件组成的文件集，包括主文件（.shp）、索引文件（.shx）和属性文件（.dbf）等。其中，.shp文件存储地理要素的几何形状，如点、线、多边形等；.shx文件包含要素几何形状的索引信息，用于快速定位和读取几何数据；.dbf文件则存储与地理要素相关的属性数据，如地名、面积、人口等。
再次打开条件
- 需要使用支持Shapefile格式的GIS软件，如ArcGIS、QGIS等。这些软件能够识别并读取Shapefile文件集的各个组成部分，将几何形状和属性信息正确地显示和关联起来。在打开时，软件会根据索引文件来快速定位几何数据，并结合属性文件展示完整的地理要素信息。

二、GeoJSON（.geojson）格式

文件类型
- GeoJSON是一种基于JavaScript Object Notation（JSON）的地理数据交换格式。它可以用来表示各种地理要素，包括点、线、面、多点、多线、多面等几何类型，并且可以方便地存储地理要素的属性信息。例如，一个表示城市位置的GeoJSON文件可以包含城市的坐标（点几何类型）以及城市名称、人口等属性信息。
再次打开条件
- 许多现代的GIS软件和Web地图库都支持GeoJSON格式。在打开时，软件会解析JSON结构，提取其中的几何信息和属性信息来显示地理要素。由于GeoJSON是一种文本格式，它的内容相对直观，易于阅读和编辑。一些代码编辑器也可以打开GeoJSON文件，方便用户手动修改其中的数据，但要正确显示地理空间信息，还需要专门的GIS软件或具有地理数据处理功能的工具。

三、KML / KMZ（.kml、.kmz）格式

文件类型
- KML（Keyhole Markup Language）是一种用于描述地理数据的XML格式，主要用于在Google Earth等软件中显示地理信息。它可以用来表示点、线、多边形、地标、路径等多种地理要素，并且支持添加样式信息，如颜色、图标等。KMZ是KML的压缩文件格式，将KML文件和相关的资源（如图标文件）打包在一起。
再次打开条件
- 要再次打开KML或KMZ文件，需要使用支持KML格式的地理软件，如Google Earth、ArcGIS Earth等。这些软件会解析KML或KMZ文件中的XML结构，根据其中定义的地理要素类型、坐标和样式信息，将地理数据以直观的方式显示在地图上。对于KMZ文件，软件会自动解压其中的内容来获取KML文件和相关资源进行显示。

四、Raster（栅格）文件格式（如.tif、.img等）

文件类型
- TIFF（.tif）是一种常用的栅格图像文件格式，在GIS中用于存储遥感影像、数字高程模型（DEM）等数据。它可以存储多波段数据，例如，卫星遥感影像通常包含多个波段，分别对应不同的光谱范围，这些波段可以用于进行植被分析、土地利用分类等操作。IMG文件格式（如Erdas Imagine的. img格式）也是一种栅格数据格式，常用于存储和处理遥感和地理空间数据。
再次打开条件
- 再次打开栅格文件需要使用能够处理栅格数据的GIS软件。这些软件需要具备对相应文件格式的解码能力，例如，对于TIFF文件，软件要能够读取其文件头中的元数据信息，包括图像的尺寸、分辨率、波段数量等，然后将每个像素的灰度值或彩色值正确地显示出来。对于多波段的栅格文件，软件还应该提供工具用于选择和处理不同的波段，如进行波段组合、增强等操作。同时，为了准确显示地理空间位置，栅格文件通常还需要与地理坐标系统信息相关联，软件要能够正确读取和应用这些坐标系统信息。

五、Geodatabase（.gdb）格式

文件类型
- Geodatabase是ArcGIS软件体系中的一种数据存储格式，它是一种高级的、面向对象的数据模型，用于存储和管理各种地理数据，包括矢量数据（如要素类）、栅格数据、拓扑关系、网络数据等。它提供了强大的数据组织和管理功能，例如，可以定义数据的完整性规则、建立要素之间的关联关系等。
再次打开条件
- 主要由ArcGIS系列软件打开，如ArcMap、ArcGIS Pro等。这些软件可以识别Geodatabase的内部结构，包括其包含的不同类型的数据对象，如要素数据集、表等。在打开时，软件会根据Geodatabase中定义的规则和关系，正确加载和显示地理数据，并且可以利用其管理功能进行数据编辑、查询等操作。

资源网站应用

以下是一些可以免费下载地图瓦片数据、地形、倾斜模型的网站：

地图瓦片数据

OpenStreetMap：网址为https://www.openstreetmap.org/，是全球性开源地图项目，可在官网下载所选区域矢量数据，也可通过API获取.
天地图：网址是https://t{s}.tianditu.gov.cn/dataserver?t=img_w&x={x}&y={y}&l={z}&tk={tk}，可根据范围、层级等参数下载影像底图瓦片.
谷歌地图：可通过非官方搭建瓦片服务下载，如https://bgn1.gpstool.com/maps/vt?lyrs=s&v=982&gl=cn&x={x}&y={y}&z={z}，但需注意其地址可能变更.
MapTileGenerator：项目地址为https://gitcode.com/gh_mirrors/ma/MapTileGenerator，支持TMS、WMTS标准瓦片下载及百度、高德等地图瓦片下载.

地形数据

OpenTopography：网址http://www.opentopography.org，提供高空间分辨率地形数据及操作工具，可下载LiDAR数据等.
USGS Earth Explorer：网址https://earthexplorer.usgs.gov/，能找到卫星影像、地形高程等多种数据.
ETOPO：由美国地球物理中心打造，涵盖陆地和海底地形数据.
SRTM15：数据集分辨率为15弧秒，精度达0.5公里，兼顾陆地和海洋深度.
GMTED：是USGS与NGA合作成果，精度为250米，对GTOPO30的升级版本.

倾斜模型

倾斜摄影数据下载仓库：项目地址https://gitcode.com/open-source-toolkit/49b96，提供约2GB的倾斜摄影数据，适用于多领域.
四维轻云：地理空间数据云管理平台，可在线预览和管理倾斜摄影模型、正射影像和激光点云等数据.
LocaSpace Viewer：网址https://m.onlinedown.net/soft/10009088.htm，支持倾斜摄影三维模型格式如*.osgb、*.dae等的浏览.

QGS 应用

QGIS软件格式转换：

矢量数据格式

Shapefile（.shp）：可与MapInfo Tab格式相互转换，通过“添加矢量图层”加载数据后，选择“另存为”来转换.
GeoJSON（.geojson）：能和Shapefile等格式转换，导入GeoJSON文件后，使用“另存为”功能可保存为其他支持的矢量格式.
KML / KMZ（.kml、.kmz）：可与其他矢量格式互转，QGIS支持读取KML、KMZ文件并转换为如Shapefile等格式，反之亦然.
GPX（.gpx）：能转换为Shapefile等格式，导入GPX文件后，借助“另存为”操作实现格式转换.

栅格数据格式

GeoTIFF（.tif）：可与其他栅格格式或矢量格式相互转换，如将其转换为JPEG格式的图片，或依据其生成Shapefile格式的矢量数据.
JPEG（.jpg）：能转换为GeoTIFF等格式，在QGIS中打开JPEG图像后，通过“另存为”并选择相应格式来转换.

数据库格式

PostGIS：QGIS可连接PostGIS数据库，将其中的数据转换为如Shapefile等格式输出，也可将其他格式数据导入到PostGIS数据库.
Spatialite：可与Shapefile等矢量数据格式相互转换，QGIS能读取Spatialite数据库中的数据并另存为其他格式，也可将数据导入到Spatialite数据库.

更改图层样式

在QGIS项目内更改：在QGIS中打开工程并加载图层后，可直接双击图层打开“属性”对话框，切换到“符号系统”页面进行样式设置，如对矢量图层可选择渐变渲染等方式，并按需调整参数，调整完毕后点击“应用”即可查看效果，最后点击“样式”下的“保存样式”可将其保存下来供后续使用.
结合GeoServer更改：先在QGIS中打开矢量或栅格数据集，进入图层“属性”的“符号系统”页面设置好样式并以SLD格式保存样式文件。然后登录GeoServer，在“样式”部分点击“添加新样式”，上传之前导出的SLD文件，验证无误后点击“保存”。最后在GeoServer的“图层”页面找到相应图层，进入“发布”页面，将样式设置为默认样式并保存，即可在图层预览中查看更改后的样式.

更改图层范围

手动编辑顶点：将需要修改的图层添加进QGIS后，选中图层并右键选择“切换编辑模式”，再点击工具栏中的“顶点工具”，将鼠标移到需修改的多边形上，选中顶点后右键拖拽即可修改范围，若修改位置无顶点，可选中线上的“x号”再右键拖拽来改变范围.
使用裁剪工具：例如要按特定区域裁剪路网数据，先准备好裁剪范围的数据，如湖南省的shp数据。然后打开QGIS的矢量叠加分析工具中的“裁剪”按钮，在弹出窗口中依次选择输入图层、叠加图层及裁剪结果图层的保存位置，点击“保存”和“运行”按钮执行裁切操作，即可得到按指定范围裁剪后的图层.

导出为不同分辨率图片

点击菜单栏的【Projects】-【Import/Export】-【Export Map to Image】，打开导出图片界面。
在导出图片界面的“分辨率”部分，通过输入不同的DPI值来设置所需的分辨率，DPI即每英寸点数，数值越大，分辨率越高，图片越清晰。
在“出图范围”中选择合适的界定方式，如按照工程文件坐标系四至范围、根据图层范围、以布局中地图范围、以书签范围导出、以当前地图区域显示窗口为界或画一个临时窗口为界等。
在QGIS状态栏调整比例尺，或直接缩放地图窗口至合适的尺度，再拾取到【出图设置】中，以确保导出的图片比例符合预期。
点击“输出图片的图片高宽值”旁的箭头，选择合适的图片格式，QGIS支持jpg、png等多种主流格式，然后点击“保存”即可导出不同分辨率的地图图片。

导出矢量文件

直接保存图层

在图层列表中找到需要导出的矢量图层，右键点击该图层，选择“另存为”，在弹出的“另存为”对话框中，选择要保存的矢量文件格式，如Shapefile、GeoJSON、KML等，还可以设置文件的编码和坐标参考系统等参数，最后点击“确定”即可.

通过打印布局导出

先选择菜单栏的“工程”，点击“新建打印布局”，为新建的布局命名后会弹出新界面，点击“添加地图”，将地图添加到布局中。还可以根据需要添加指北针、比例尺等组件，调整好布局后，点击菜单栏“布局”中的“导出为图像”，在弹出的对话框中选择“SVG”格式进行导出，SVG是一种矢量图形格式.

使用插件导出

安装mapflow插件后，在菜单栏上点击插件按钮启动，输入申请到的key登录插件，在设置界面中设置相关参数，如项目名称、使用的模型、处理的范围、影像的来源等，点击“开始处理”按钮，插件会自动识别并生成矢量数据，最后可将其导出.

tiff 图片前端处理方式

使用JavaScript库 - Tiff.js

安装与引入：
- 首先，你可以通过npm安装Tiff.js（npm install tiff.js），或者在HTML文件中直接引入在线版本（<script src="https://unpkg.com/tiff.js@0.4.0/dist/tiff.min.js"></script>）。

加载并显示TIFF图像：

假设你有一个TIFF图像文件（例如image.tif），你可以使用以下代码加载并显示它。

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
  <meta charset="UTF - 8">
  <title>TIFF Image Processing</title>
  <script src="https://unpkg.com/tiff.js@0.4.0/dist/tiff.min.js"></script>
</head>
<body>
  <canvas id="tiffCanvas"></canvas>
  <script>
    // 创建一个XMLHttpRequest对象来加载TIFF文件
    var xhr = new XMLHttpRequest();
    xhr.open('GET', 'image.tif', true);
    xhr.responseType = 'arraybuffer';
    xhr.onload = function (e) {
      if (this.status === 200) {
        // 将加载的数组缓冲区数据传递给Tiff.js的Tiff构造函数
        var tiff = new Tiff({ buffer: this.response });
        var canvas = document.getElementById('tiffCanvas');
        var ctx = canvas.getContext('2d');
        // 获取TIFF图像的第一页（如果有多个页面）
        var imgData = tiff.getImageData();
        canvas.width = imgData.width;
        canvas.height = imgData.height;
        // 将图像数据绘制到Canvas上
        ctx.putImageData(imgData, 0, 0);
      }
    };
    xhr.send();
  </script>
</body>
</html>

在这个例子中，首先使用XMLHttpRequest对象以arraybuffer类型加载TIFF文件。然后，通过Tiff构造函数创建一个Tiff对象，使用getImageData方法获取图像数据，设置canvas的大小，并将图像数据绘制到canvas上。

使用HTML5 Canvas进行简单处理（假设已经将TIFF转换为Canvas可处理的格式）

图像缩放：

假设你已经将TIFF图像显示在一个canvas元素（id="tiffCanvas"）上，以下代码可以实现图像的缩放。

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
  <meta charset="UTF - 8">
  <title>TIFF Image Scaling</title>
</head>
<body>
  <canvas id="tiffCanvas"></canvas>
  <button onclick="scaleImage(0.5)">Scale to 50%</button>
  <script>
    function scaleImage(scaleFactor) {
      var canvas = document.getElementById('tiffCanvas');
      var ctx = canvas.getContext('2d');
      var newWidth = canvas.width * scaleFactor;
      var newHeight = canvas.height * scaleFactor;
      var scaledCanvas = document.createElement('canvas');
      scaledCanvas.width = newWidth;
      scaledCanvas.height = newHeight;
      var scaledCtx = scaledCanvas.getContext('2d');
      scaledCtx.drawImage(canvas, 0, 0, newWidth, newHeight);
      canvas.width = newWidth;
      canvas.height = newHeight;
      ctx.drawImage(scaledCanvas, 0, 0);
    }
  </script>
</body>
</html>

当点击Scale to 50%按钮时，scaleImage函数会被调用。它首先计算缩放后的宽度和高度，创建一个新的canvas用于绘制缩放后的图像，然后使用drawImage方法将原始图像绘制到新canvas上进行缩放，最后将缩放后的图像更新到原始canvas中。

图像裁剪：

以下代码可以实现对已经显示在canvas（id="tiffCanvas"）上的图像进行裁剪。

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
  <meta charset="UTF - 8">
  <title>TIFF Image Cropping</title>
</head>
<body>
  <canvas id="tiffCanvas"></canvas>
  <button onclick="cropImage(50, 50, 200, 200)">Crop Image</button>
  <script>
    function cropImage(x, y, width, height) {
      var canvas = document.getElementById('tiffCanvas');
      var ctx = canvas.getContext('2d');
      var croppedCanvas = document.createElement('canvas');
      croppedCanvas.width = width;
      croppedCanvas.height = height;
      var croppedCtx = croppedCanvas.getContext('2d');
      croppedCtx.drawImage(canvas, x, y, width, height);
      canvas.width = width;
      canvas.height = height;
      ctx.drawImage(croppedCanvas, 0, 0);
    }
  </script>
</body>
</html>