正所謂“無米難為炊”，對GIS而言，數(shù)據(jù)才是王道。GIS數(shù)據(jù)按照數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可分為矢量數(shù)據(jù)和柵格數(shù)據(jù)，那么本期我們就一起學習關(guān)于矢量數(shù)據(jù)和柵格數(shù)據(jù)的一些知識。
矢量數(shù)據(jù)&柵格數(shù)據(jù)
關(guān)于矢量數(shù)據(jù)
矢量強調(diào)了離散現(xiàn)象的存在，由邊界線（點、線、面）來確定邊界，因此可以看成是基于要素的。矢量數(shù)據(jù)模型將現(xiàn)象看作原形實體的集合，且組成空間實體。在二維模型內(nèi)，原型實體是點、線和面；而在三維中，原型也包括表面和體。觀察的尺度或者概括的程度，決定了使用的原型的種類。
多邊形
矢量模型的表達源于原型空間實體本身，通常以坐標來定義。一個點的位置可以二維或者三維中的坐標的單一集合來描述。一條線通常由有序的兩個或者多個坐標對集合來表示。特定坐標之間線的路徑可以是一個線性函數(shù)或者一個較高次的數(shù)學函數(shù)，而線本身可以由中 間點的集合來確定。一個面通常由一個邊界來定義，而邊界是由形成一個封閉的環(huán)狀的一條或多條線所組成。如果區(qū)域有個洞在其中，那么可以采用多個環(huán)以描述它。
矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
關(guān)于柵格數(shù)據(jù)
柵格數(shù)據(jù)模型是基于連續(xù)鋪蓋的，它是將連續(xù)空間離散化，即用二維鋪蓋或劃分覆蓋整個連續(xù)空間；鋪蓋可以分為規(guī)則的和不規(guī)則的，后者可當做拓撲多邊形處理，如社會經(jīng)濟分區(qū)、城市街區(qū)；鋪蓋的特征參數(shù)有尺寸、形狀、方位和間距。對同一現(xiàn)象，也可能有若干不同尺度、不同聚分性（ or ）的鋪蓋。在邊數(shù)從3 到N的規(guī)則鋪蓋（ ）中，方格、三角形和六角形是空間數(shù)據(jù)處理中常用的。三角形是 基本的不可再分的單元，根據(jù)角度和邊長的不同，可以取不同的形狀，方格、三角形和六角形可完整地鋪滿一個平面。
三角形、方格和六角形劃分
基于柵格的空間模型把空間看作像元（Pixel）的劃分（），每個像元都與分類或者標識所包含的現(xiàn)象的一個記錄有關(guān)。像元與“柵格”兩者都是來自圖像處理的內(nèi)容，其中單個的圖像可以通過掃描每個柵格產(chǎn)生。GIS 中柵格數(shù)據(jù)經(jīng)常是來自人工和衛(wèi)星遙感掃描設備中，以及用于數(shù)字化文件的設備中。采用柵格模型的信息系統(tǒng)，通常應用了前面所述 的分層的方法。在每個圖層中柵格像元記錄了特殊的現(xiàn)象的存在。每個像元的值表明了在已知類中現(xiàn)象的分類情況。
柵格數(shù)據(jù)模型
柵格數(shù)據(jù)&矢量數(shù)據(jù)的分類
01
矢量數(shù)據(jù)
Esri
格式：.SHP、.DBF、.SHX
是最常見的的矢量數(shù)據(jù)格式，文件是美國環(huán)境系統(tǒng)研究所（ESRI）所研制的GIS文件系統(tǒng)格式文件，是工業(yè)標準的矢量數(shù)據(jù)文件。 所有的商業(yè)和開源GIS軟件都支持。無處不在的它已成為行業(yè)標準。由三個必須的文件組成：
Java ()
格式：.、.JSON
格式主要用于基于Web的映射。以Java對象符號（JSON）形式將坐標存儲為文本。這包括矢量點，線和多邊形以及表格信息。將對象存儲在花括號{}中，并且通常語法標記更為簡潔（與GML相比）。具有簡單的語法，您可以在任何文本編輯器中進行修改。網(wǎng)絡地圖瀏覽器可以理解Java，因此默認情況下，是一種常見的Web格式。但是Java只理解二進制對象。幸運的是，Java可以將JSON轉(zhuǎn)換為二進制。
(GML)
格式：.GML
GML允許使用XML的地理坐標擴展。可擴展標記語言（XML）是人類可讀和機器可讀的。GML以文本形式存儲地理實體（功能）。與相似，可以在任何文本編輯器中更新GML。每個要素都有屬性，幾何（點，線，曲線，曲面和多邊形）和空間參考系統(tǒng)的列表。與數(shù)據(jù)相比，GML存儲相同數(shù)量的信息產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量更大，更占空間。
(KML/KMZ)
格式：.KML、.KMZ
KML 是由開放地理空間聯(lián)盟（Open , Inc.，簡稱 OGC）維護的國際標準。KML 是 的縮寫. 這個數(shù)據(jù)格式是基于XML的，一般被 Earth使用，KML是由公司開發(fā)的，后來被谷歌收購。KMZ (KML-) 代替了KML，是KML的壓縮版本，KML/KMZ在2008年成為地理空間聯(lián)盟的國際標準。經(jīng)緯度由十進制度的 World of 1984 (WGS84)坐標系統(tǒng)所定義，高程為WGS84 EGM96高程系。
GPS (GPX)
格式：.GPX
GPX是比較標準的GPS信息交互文件，當然其他公司還有自己的格式。GPX采用XML語言，所以顯得稍微有點臃腫，壓縮后就很小了。
GPX, 或稱 GPS 格式, 是一種用于存儲坐標數(shù)據(jù)的 XML 文件格式。它可以儲存在一條路上的路點，軌跡，路線，且易于處理和轉(zhuǎn)換到其他格式。 使用的所有 GPS 數(shù)據(jù)要轉(zhuǎn)換為 GPX 格式才能上傳。
GPX包含 帶有正確時間戳的軌跡點。創(chuàng)建GPX文件地理空間數(shù)據(jù)交換格式，使用有效的. 如果包括編碼標簽，可以是’UTF-8’， 而不能是’utf8’。
格式：.VCT、.VDC
矢量數(shù)據(jù)文件具有VCT擴展名以及具有VDC擴展名的關(guān)聯(lián)矢量文檔文件。
VCT格式僅限于點，線，多邊形，文本和照片。創(chuàng)建矢量文件后，它將自動創(chuàng)建用于構(gòu)建元數(shù)據(jù)的文檔文件。
屬性直接存儲在矢量文件中。但是您可以選擇使用獨立的數(shù)據(jù)表和值文件。
TAB
格式：.TAB、.DAT、.ID、.MAP、.IND
TAB 文件是 Bowes 軟件的專有格式。與相似，它們需要一組文件來表示地理信息和屬性。
OSM XML
格式：.OSM
OSM 文件是的本地文件，該文件已成為世界上最大的眾包GIS數(shù)據(jù)項目。這些文件是來自開放社區(qū)的眾籌貢獻的矢量特征的集合。
OSM是的基于XML的數(shù)據(jù)格式。更高效，更小的PBF( ) 格式 是基于XML的改進版。
QGIS可以直接導入本地的OSM數(shù)據(jù)，插件可以將PBF轉(zhuǎn)換為OSM在QGIS中使用。
Line Graph (DLG)
格式：.DLG
數(shù)字線圖（DLG）文件本質(zhì)上是矢量，是在傳統(tǒng)的紙形地形圖上生成的。例如，這包括鄉(xiāng)鎮(zhèn)和范圍，等高線，河流，湖泊，道路，鐵路和城鎮(zhèn)。
很多U.S. of and (TIGER) 數(shù)據(jù)為標準的DLG格式。
Base File-Dual Mask (GBF-DIME)
GBF-DIME文件格式由美國人口普查局在1960年代后期開發(fā)，是最早存在的GIS數(shù)據(jù)格式之一。它用于存儲主要城市地區(qū)的美國道路網(wǎng)絡，這是普查信息中的關(guān)鍵因素。
GPF-DIME支持映射，還有助于消除數(shù)字化特征的錯誤。DIME是由美國人口普查局生產(chǎn)的當前TIGER（拓撲集成地理編碼和參考）系統(tǒng)的關(guān)鍵組件。
是一組包含了, arcs, or 的文件夾。Tics是控制點，用于幫助定義的邊界。
屬性存儲在ADF或INFOb表中。每個功能部件都有一個唯一的編號。這些要素編號是將屬性數(shù)據(jù)與每個空間要素鏈接的一種方式。
是軟盤時代的標準格式。但是隨著時間的流逝，這種GIS格式已經(jīng)過時，并且在GIS軟件中幾乎不受支持。
DXF/DWG
dwg文件：*.dwg是的圖形文件，是二維或三維圖形檔案。其與dxf文件是可以互相轉(zhuǎn)化的。
dxf文件：*.dxf是公司開發(fā)的用于與其它軟件之間進行CAD數(shù)據(jù)交換的CAD數(shù)據(jù)文件格式。DXF是一種開放的矢量數(shù)據(jù)格式，可以分為兩類：ASCII格式和二進制格式；ASCII具有可讀性好，但占有空間較大；二進制格式占有空間小、讀取速度快。由于現(xiàn)在是最流行的cad系統(tǒng)，DXF也被廣泛使用，成為事實上的標準。絕大多數(shù)CAD系統(tǒng)都能讀入或輸出DXF文件。DXF文件可以用記事本直接打開,編輯相應的圖元數(shù)據(jù).換句話說,如果你對DXF文件格式有足夠了解的話,甚至可以在記事本里直接畫圖。DWG的來繪圖更直觀（DXF圖紙中線條的相交處都會有個小圓），而用于數(shù)控加工的圖紙則必須是DXF文件（操機者必須把DWG轉(zhuǎn)換成DXF后才可加工）如快走絲。dxf是工業(yè)標準格式的一種。所以這也是它們用途的區(qū)別。
是一個非常優(yōu)秀的繪圖軟件，已經(jīng)融入到大學的課堂里，同時工業(yè)制造和很多設計行業(yè)都使用cad進行圖紙的繪制，范圍的廣泛性就不做說明了。
dxf和投影的關(guān)系
對于文件本身的介紹上述應該就夠了，這里補充一點dxf和投影的一些關(guān)系，即dxf在gis當中的使用
原理：在CAD當中任何圖形均由點、線、面圖元組成，如CAD的直線、射線、多義線、曲線、多邊形、面域、填充面等，由線性組成的圖元在DXF文件記錄中表現(xiàn)為以點或線的拐點、或曲線的控制點、擬合點坐標記錄形式[2]，讀取、處理這些圖元坐標數(shù)據(jù)無需特別處理，只要讀取坐標數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換即可。
常規(guī)：因此很多和規(guī)劃以及地圖相關(guān)的CAD文件，CAD的圖框上大多相關(guān)的地理和投影坐標信息，一般在左下角會有投影坐標信息，比如北京1954坐標，圖框的格網(wǎng)線附近還會有相應的分帶，帶號信息，找到這些信息以后，就可以進行投影定義了。對于投影的定義，推薦使用.prj文件。如何確定prj文件當中所需的投影信息，如何確定EPSG號，等更多關(guān)于CAD當中配置prj文件的詳情參考【使用編輯規(guī)劃用的CAD文件，配置CAD文件投影信息】
如果以上信息都沒有，那就只能是硬加載然后進行平移操作了。這個過程當中如果最終結(jié)果和gis數(shù)據(jù)無法套和或者差距甚遠，大多是轉(zhuǎn)換過程當中出了錯誤。
lgd/ldl
對于lgd文件，很多人可能會比較陌生，很多人可能用了，但也并不知其所以然，這里也稍加解釋。
lgd文件和ldl文件是配套的，是一個矢量數(shù)據(jù)存儲交換格式。
數(shù)據(jù)格式發(fā)明者：蘇州中科圖新網(wǎng)絡科技有限公司
文件特性：
a.支持點、線、面、圓形、矩形、橢圓、軍標、水面、粒子特效等矢量數(shù)據(jù)。
b.二進制流文件，體積小，壓縮比高，可適用于pc、移動端等，在pc和移動端做數(shù)據(jù)交互。
c.有自己的內(nèi)置索引文件，查詢、檢索效率極高。且可用于服務器數(shù)據(jù)發(fā)布（和配套使用）
文件缺點：不支持文件夾結(jié)構(gòu)。
02
柵格數(shù)據(jù)
ERDAS (IMG)
格式：.IMG
ERDAS IMG 文件是 開發(fā)的專有文件格式。IMG文件通常用于柵格數(shù)據(jù)，以存儲單個和多個波段的衛(wèi)星數(shù)據(jù)。
IMG 文件使用一種 (HFA) 該格式是可選的，用于存儲有關(guān)文件的基本信息。例如，這可以包括文件信息，地面控制點和傳感器類型。
作為IMG文件一部分的每個柵格圖層均包含有關(guān)其數(shù)據(jù)值的信息。例如，這包括投影，統(tǒng)計，屬性，金字塔以及它是連續(xù)還是離散類型的柵格。
Code for ASCII Grid
格式：.ASC
ASCII 使用一組介于0到255之間的數(shù)字（包括浮點數(shù)）進行信息存儲和處理。它們還包含帶有一組關(guān)鍵字的頭文件。
在本地存儲格式中, ASCII 文本文件存儲使用一種分隔符（逗號，空格，TAB等）格式存儲GIS數(shù)據(jù)。你可以利用一個轉(zhuǎn)換工具如ASCII to 將非空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為空間數(shù)據(jù)。
格式：.TIF、.TIFF、.OVR
已成為GIS和衛(wèi)星遙感應用的行業(yè)圖像標準文件。可以有其它附件：
TFW存儲TIFF文件所處的空間位置信息；
XML是可選文件，存儲元數(shù)據(jù)；
AUX存儲投影和其它信息；
OVR存儲影像金字塔，用于快速的訪問和影像顯示縮放。
格式：.RST、.RDC
將RST擴展分配給所有柵格圖層。它們由數(shù)字網(wǎng)格單元格值組成，這些值包括整數(shù)，實數(shù)，字節(jié)和RGB24。
柵格文檔文件（RDC）是RST文件的隨附文本文件。他們將列和行的數(shù)量分配給RST文件。此外，它們還記錄文件類型，坐標系，參考單位和位置誤差。
Envi RAW
格式.BIL、.BIP、.BSQ
Band files 是一種存儲航空和遙感單波段或多波段柵格影像的格式。
Band for Line (BIL) 根據(jù)行存儲所有的像素信息；
Band by pixel (BIP) 按像素存儲；
Band (BSQ) s按波段存儲。
BIL包含一個頭文件（HDR）地理空間數(shù)據(jù)交換格式，該頭文件描述了圖像中的列，行，帶，位深度和布局的數(shù)量。
PCI File ()
格式：.PIX
PIX格式是由PCI 開發(fā)的一種柵格格式。這是一種靈活的文件類型，圖像和輔助數(shù)據(jù)存儲在一個稱為“”的獨立文件中.例如，“”可以包含投影，屬性信息，元數(shù)據(jù)和圖像/矢量。
Esri Grid
Grid文件是一種Esri開發(fā)的專有格式。Grid文件沒有拓展名，而且是一種獨一無二的可以存儲屬性數(shù)據(jù)的柵格文件格式，但是它只能給類型的文件添加屬性。
屬性數(shù)據(jù)存儲在value (VAT) 中 網(wǎng)格中每個唯一值的一條記錄，其計數(shù)表示格網(wǎng)網(wǎng)格的數(shù)量。
Esri Grid文件可以為（整型）和 point（浮點型）。 土地覆蓋是離散網(wǎng)格的示例。每個類都有一個唯一的整型格網(wǎng)值。高程數(shù)據(jù)是浮點型網(wǎng)格的示例。每個像元代表一個高程浮點值。
lrp
lrp格式，影像、地形數(shù)據(jù)存儲格式。很多使用過的人，應該已經(jīng)見識過他的好處了。
數(shù)據(jù)格式發(fā)明者：蘇州中科圖新網(wǎng)絡科技有限公司
文件特性：
a.支持地形、影像。
b.二進制流文件，根據(jù)不同的數(shù)據(jù)類型使用不同的壓縮算法，體積小。
c.自帶分級（LOD）有自己的內(nèi)置索引文件，查詢、檢索效率極高。且可用于服務器數(shù)據(jù)發(fā)布（和配套使用）
04
壓縮的柵格文件格式
ER
格式：.ECW
ECW 是一種壓縮圖像格式，通常用于航空和衛(wèi)星圖像。這種GIS文件類型以其高壓縮比而著稱，同時仍保持圖像的質(zhì)量對比度。
ECW由ER 公司開發(fā), 但是現(xiàn)在屬于 公司。
Joint Group
格式：.JP2
JPEG 2000通常有一個JP2的文件拓展名。它們是最新的JPG格式的小波壓縮，提供有損或無損壓縮選項。
JPEG 2000格式需要一個世界文件，該文件可以為您提供柵格地理定位。由于有損壓縮，它們是背景圖像的最佳選擇。JPEG 2000可以實現(xiàn)20：1的壓縮率，這與MrSID格式相似。
Image MrSID
格式：.SID、.SDW
專有的MrSID 格式一般用于存儲需要壓縮的正射影像。MrSID圖像具有SID擴展名，并帶有文件擴展名為SDW的世界文件。
具有令人印象深刻的壓縮率。彩色圖像的壓縮比可以超過20：1。的是能夠讀取和寫入MrSID格式的軟件包。
04
LiDAR格式
ASPRS LiDAR Data
格式：.LAS,、.LASD,、.LAZ
LAS文件格式是一種二進制文件格式，專門用于供應商和客戶之間的互換。總體而言，LAS文件保留了特定于LIDAR的信息，而不會丟失信息。
LAS文件可供公眾使用，與ASCII和其他專有文件格式不同。有時坐標點測量的密集網(wǎng)絡是如此之大，以至于經(jīng)常需要對它們進行分割以防止文件太大。
壓縮LAS文件時，專用于此的文件格式為LAZ。您可以使用LAZ文件格式節(jié)省大量存儲空間。像大多數(shù)文件壓縮一樣，LAZ沒有信息丟失。
最后，LAS數(shù)據(jù)集（LASD）引用了一組LAS文件。LASD的目的是能夠從引用的LAS文件中檢查3D點云屬性。通過LAS數(shù)據(jù)集，您可以可視化三角化的曲面并執(zhí)行統(tǒng)計分析。
Point Cloud XYZ
格式：.XYZ
XYZ文件沒有存儲點云數(shù)據(jù)的規(guī)范。前3列通常代表X，Y和Z坐標。但是沒有標準規(guī)范，因此可能包括RGB，強度值和其他LiDAR值。
它們位于文件格式的ASCII點云組中，其中包括TXT，ASC和PTS。像XYZ這樣的非二進制文件是有優(yōu)勢的，因為它們可以在文本編輯器中打開和編輯。
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