CN110941587B - 基于附加文件的空间矢量数据存储方法及坐标系转换系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于附加文件的空间矢量数据存储方法及系统，方法为：每个空间矢量数据，均采用对应的一个Shapefile文件存储；在所述Shapefile文件中添加后缀名为.tra的文本文件，所述文本文件中记录以下信息：坐标系转换方法以及对应的坐标系转换参数；将第一地理坐标系下的空间矢量数据转换为WGS‑84大地坐标系下的空间矢量数据；将WGS‑84大地坐标系下的空间矢量数据，转换为第二地理坐标系下的空间矢量数据。因此，当进行空间矢量数据在不同坐标系下的坐标转换时，以WGS1984坐标系为桥梁，能够自动快速的将原坐标系下的空间矢量数据转换到目的坐标系下的空间矢量数据，具有坐标系转换效率高的优点。

Description

基于附加文件的空间矢量数据存储方法及坐标系转换系统

技术领域

本发明属于坐标转换技术领域，具体涉及一种基于附加文件的空间矢量数据存储方法及坐标系转换系统。

背景技术

空间矢量数据内部存储空间信息与空间信息所处的地理坐标系等信息，在各种应用场合中使用的地理坐标系不尽不同，包括BJ54坐标系和CGCS2000坐标系等。当一个空间矢量数据从一个地理坐标系转换到另一个地理坐标系时，有多种转换方法，且不同地区所使用的转换参数也会有所不同。

在现有空间矢量数据文件中，数据管理人员一般将坐标转换方法和坐标转换参数记录在笔记本或其他地方，一旦丢失这些信息，则需要重新计算空间矢量数据的坐标转换参数，具有计算步骤非常繁琐的问题。另外，在进行坐标转换时，需要手工输入转换方法和转换参数后再进行坐标转换，如果需要转换坐标系的数据文件数量较多时，操作非常复杂，无法自动化处理，效率非常低下。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种基于附加文件的空间矢量数据存储方法及坐标系转换系统，可有效解决上述问题。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种基于附加文件的空间矢量数据存储方法，包括以下步骤：

步骤1，对于每个空间矢量数据，均采用对应的一个Shapefile文件存储所述空间矢量数据；

在所述Shapefile文件中添加后缀名为.tra的文本文件，所述文本文件中记录以下信息：坐标系转换方法以及对应的坐标系转换参数；其中，所述坐标系转换方法为：当前的空间矢量数据在当前非WGS-84大地坐标系下，转换为WGS-84大地坐标系时采用的坐标系转换方法；所述坐标系转换参数是指：当前的空间矢量数据采用对应的所述坐标系转换方法，转换为WGS-84大地坐标系下数据时采用的坐标系转换参数；

步骤2，原空间矢量数据为第一地理坐标系下的空间矢量数据，当需要将其转换为第二地理坐标系下的空间矢量数据时，其中，第一地理坐标系和第二地理坐标系为不同的地理坐标系，并且，第一地理坐标系和第二地理坐标系均不是WGS-84大地坐标系，采用以下方法进行坐标转换：

步骤2.1，将第一地理坐标系下的空间矢量数据转换为WGS-84大地坐标系下的空间矢量数据，包括：

步骤2.1.1，读取第一地理坐标系下的空间矢量数据的第一Shapefile文件，从所述第一Shapefile文件中解析到后缀名为.tra的第一文本文件；然后，从所述第一文本文件中读取到坐标系转换方法以及坐标系转换参数；

步骤2.1.2，运用步骤2.1.1确定的坐标系转换方法与坐标系转换参数，将所述第一地理坐标系下的空间矢量数据，转换为WGS-84大地坐标系下的空间矢量数据；

步骤2.2，将WGS-84大地坐标系下的空间矢量数据，转换为第二地理坐标系下的空间矢量数据，包括：

步骤2.2.1，确定WGS-84大地坐标系转换为第二地理坐标系的坐标系转换方法和坐标系转换参数；

步骤2.2.2，采用步骤2.2.1确定的坐标系转换方法和坐标系转换参数，将WGS-84大地坐标系下的空间矢量数据，转换为第二地理坐标系下的空间矢量数据；

步骤2.2.3，将第二地理坐标系下的空间矢量数据采用第二Shapefile文件存储；在第二Shapefile文件中添加后缀名为.tra的第二文本文件，向第二文本文件中记录步骤2.2.2确定的坐标系转换方法与坐标系转换参数；保存第二Shapefile文件。

优选的，步骤1中，所述坐标系转换方法包括GeoCentric_Translation三参数坐标转换法、MoloDensky莫洛金斯基坐标转换法、MoloDensky_Abridged莫洛琴斯基坐标转换法、Position_Vector位置矢量坐标转换法；Coordinate_Frame坐标框架旋转变换坐标转换法、MoloDensky_Badekas奠洛金斯基.巴代卡斯坐标转换法、Nadcon基于格网的坐标转换法、Harn高精度基准网坐标转换法、Ntv2椭球转换坐标转换法以及Longitude_Rotation格网变换的坐标转换法。

优选的，步骤1中，所述坐标系转换参数为七个参数，分别为：x方向的线性平移量、y方向的线性平移量、z方向的线性平移量、绕x轴的角度旋转值、绕y轴的角度旋转值、绕z轴的角度旋转值以及比例尺因子；

或者，所述坐标系转换参数为三个参数，分别为：坐标原点在x方向的线性平移量、坐标原点在y方向的线性平移量、坐标原点在z方向的线性平移量。

本发明还提供一种基于附加文件的空间矢量数据存储方法的坐标系转换系统，包括：

第一地理坐标系到WGS-84大地坐标系的数据转换模块，用于将第一地理坐标系下的空间矢量数据转换为WGS-84大地坐标系下的空间矢量数据；

WGS-84大地坐标系到第二地理坐标系的数据转换模块，用于将WGS-84大地坐标系下的空间矢量数据，转换为第二地理坐标系下的空间矢量数据；

空间矢量数据格式更新及记录模块，用于将第二地理坐标系下的空间矢量数据采用第二Shapefile文件存储；并在第二Shapefile文件中添加后缀名为.tra的第二文本文件，向第二文本文件中记录WGS-84大地坐标系到第二地理坐标系转换时的坐标系转换方法以及坐标系转换参数；

保存模块，用于将空间矢量数据格式更新及记录模块更新后的第二Shapefile文件保存。

本发明提供的一种基于附加文件的空间矢量数据存储方法及系统具有以下优点：

本发明提供一种基于附加文件的空间矢量数据存储方法及系统，当进行空间矢量数据在不同坐标系下的坐标转换时，以WGS1984坐标系为桥梁，能够自动快速的将原坐标系下的空间矢量数据转换到目的坐标系下的空间矢量数据，具有坐标系转换效率高的优点。

附图说明

图1为本发明提供的一种基于附加文件的空间矢量数据存储方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

WGS(World Geodetic System)，世界大地坐标系，是GPS所采用的坐标系，简称WGS-84，它是一个协议地球参考系，坐标系原点在地球质心，z轴指向BIH 1984.0定义的协议地球极(CTP)方向，X轴指向BIH 1984.0的零度子午面和CTP赤道的交点。Y轴与Z、X轴构成右手坐标系。以现在的数据存储结构来讲，在某个空间矢量数据进行坐标系转换后，无法存储采用的坐标系转换参数，这也就意味着，如果不在其他地方手动记录下坐标系转换参数，则转换后的坐标系无法快速转换到原来的WGS84坐标系，也就意味着无法找到真实的坐标点。

为此，本发明设计了一种新的数据格式和一种新的坐标转换流程，解决转换参数无法与空间矢量数据一起存储的问题。本发明主要构思为：在空间矢量数据文件里增加一个用于存储原坐标系数据转换为WGS84坐标系时采用的坐标系转换参数的文件，即：在shape file文件格式里增加一个扩展名为tra的文本文件，其中记录其转换成WGS84坐标系时的坐标转换参数，从而可实现不同坐标系的快速转换。

参考图1，本发明提供一种基于附加文件的空间矢量数据存储方法，包括以下步骤：

步骤1，对于每个空间矢量数据，均采用对应的一个Shapefile文件存储所述空间矢量数据；

Shapefile文件是描述空间矢量数据的几何和属性特征的非拓扑实体矢量数据结构的一种格式，由ESRI公司开发。

一个Shapefile文件最少包括三个文件：

主文件(*.shp)--用于存储地理要素的几何图形的文件。

索引文件(*.shx)--用于存储图形要素与属性信息索引的文件。

dBASE表文件(*.dbf)--用于存储要素信息属性的dBase表文件。

除此之外还有可选的文件包括：

空间参考文件(*.prj)；

几何体的空间索引文件(*.sbn和*.sbx)；

只读的Shapefiles的几何体的空间索引文件(*.fbn和*.fbx)；

列表中活动字段的属性索引(*.ain和*.aih)；

可读写Shapefile文件的地理编码索引(.ixs)；

可读写Shapefile文件的地理编码索引(*.mxs)；

dbf文件的属性索引(*.atx)；

以XML格式保存元数据(*.shp.xml)；

用于描述.dbf文件的代码页，指明其使用的字符编码的描述文件(*.cpg)。

本发明中，改变了Shapefile文件的数据格式。在所述Shapefile文件中添加后缀名为.tra的文本文件，所述文本文件中记录以下信息：坐标系转换方法以及对应的坐标系转换参数；其中，所述坐标系转换方法，是指当前的空间矢量数据在当前非WGS-84大地坐标系下，转换为WGS-84大地坐标系时采用的坐标系转换方法；所述坐标系转换参数是指：当前的空间矢量数据采用对应的所述坐标系转换方法，转换为WGS-84大地坐标系下数据时采用的坐标系转换参数；

具体的，矢量数据(VectorData)是在直角坐标系中，用X、Y坐标表示地图图形或地理实体的地理位置的数据。矢量数据一般通过记录坐标的方式尽可能将地理实体的空间位置表现的准确无误。坐标转换是空间实体的位置描述，是从一种坐标系统变换到另一种坐标系统的过程。空间矢量数据文件转换坐标系统时，两个坐标系的地球椭球体(spheroid)和大地基准面(datum)不同时需要使用专用的数学方法，即坐标系转换方法(GeographicTransformation)来转换。

本发明中，对于数据库中使用的每个空间矢量数据，只要涉及到将WGS-84大地坐标系下的空间矢量数据转换为其他坐标系下的空间矢量数据时，均在转换后的空间矢量数据的Shapefile文件中增加.tra的文本文件，所述文本文件中记录坐标系转换方法以及对应的坐标系转换参数。

其中，所述坐标系转换方法包括GeoCentric_Translation三参数坐标转换法、MoloDensky莫洛金斯基坐标转换法、MoloDensky_Abridged莫洛琴斯基坐标转换法、Position_Vector位置矢量坐标转换法；Coordinate_Frame坐标框架旋转变换坐标转换法、MoloDensky_Badekas奠洛金斯基.巴代卡斯坐标转换法、Nadcon基于格网的坐标转换法、Harn高精度基准网坐标转换法、Ntv2椭球转换坐标转换法以及Longitude_Rotation格网变换的坐标转换法。

坐标系转换参数是坐标转换时所要用到的参数，在不同的经纬度下，坐标系转换参数有着不同的转换参数。分为3参数和7参数。

所述坐标系转换参数为七个参数或三个参数。如果为七个参数，分别为：x方向的线性平移量、y方向的线性平移量、z方向的线性平移量、绕x轴的角度旋转值、绕y轴的角度旋转值、绕z轴的角度旋转值以及比例尺因子。

如果坐标系转换参数为三个参数，分别为：坐标原点在x方向的线性平移量、坐标原点在y方向的线性平移量、坐标原点在z方向的线性平移量。

例如，假设Xg、Yg、Zg表示目的坐标系的三坐标轴，Xt、Yt、Zt表示原坐标系的三坐标轴，3参数ΔX、ΔY、ΔZ表示两坐标原点的平移值；7参数分别为：三个平移参数ΔX、ΔY、ΔZ表示两坐标原点的平移值；三个旋转参数εx、εy、εz表示原坐标系旋转至与目的坐标系平行时，分别绕Xt、Yt、Zt的旋转角；最后是比例校正因子，用于调整椭球大小。

以shapefile数据格式为基础；在shapefile文件中添加一种新的文件格式“.tra”。“.tra”是一种类似于文本文件，在里面记录如下转换参数。

.tra文件内容：

Method＝具体的转换方法名称

DeltaX＝0

DeltaY＝0

DeltaZ＝0

DeltaScale＝0

RotationX＝0

RotationY＝0

RotationZ＝0

其中Method指的是坐标系转换方法。

转换方法Method的内容如下：

序号	方法名称	参数个数	含义	说明
					1	GeoCentric_Translation	3	地心偏移	参数越多，经度越高
2	MoloDensky	3
					3	MoloDensky_Abridged	3
4	Position_Vector	7
					5	Coordinate_Frame	7
6	MoloDensky_Badekas	10
					7	Nadcon	1	格网变换
8	Harn	1
					9	Ntv2	1
10	Longitude_Rotation	0

步骤2，原空间矢量数据为第一地理坐标系下的空间矢量数据，当需要将其转换为第二地理坐标系下的空间矢量数据时，其中，第一地理坐标系和第二地理坐标系为不同的地理坐标系，并且，第一地理坐标系和第二地理坐标系均不是WGS-84大地坐标系，采用以下方法进行坐标转换：

步骤2.1，将第一地理坐标系下的空间矢量数据转换为WGS-84大地坐标系下的空间矢量数据，包括：

步骤2.1.1，读取第一地理坐标系下的空间矢量数据的第一Shapefile文件，从所述第一Shapefile文件中解析到后缀名为.tra的第一文本文件；然后，从所述第一文本文件中读取到坐标系转换方法以及坐标系转换参数；

步骤2.1.2，运用步骤2.1.1确定的坐标系转换方法与坐标系转换参数，将所述第一地理坐标系下的空间矢量数据，转换为WGS-84大地坐标系下的空间矢量数据；

步骤2.2，将WGS-84大地坐标系下的空间矢量数据，转换为第二地理坐标系下的空间矢量数据，包括：

步骤2.2.1，确定WGS-84大地坐标系转换为第二地理坐标系的坐标系转换方法和坐标系转换参数；

步骤2.2.2，采用步骤2.2.1确定的坐标系转换方法和坐标系转换参数，将WGS-84大地坐标系下的空间矢量数据，转换为第二地理坐标系下的空间矢量数据；

步骤2.2.3，将第二地理坐标系下的空间矢量数据采用第二Shapefile文件存储；在第二Shapefile文件中添加后缀名为.tra的第二文本文件，向第二文本文件中记录步骤2.2.2确定的坐标系转换方法与坐标系转换参数；保存第二Shapefile文件。

由此可见，本发明提供的基于附加文件的空间矢量数据存储方法及系统，对于每个空间矢量数据，首先使用其tra文件里的转换参数，将其在当前坐标系下的坐标转换为WGS1984坐标系下的坐标，之后，再将WGS1984坐标系下的坐标转化为目标坐标系下的坐标，对于最后转换后的目标坐标系下的坐标，再将转换方法与转换参数与坐标数据绑定存储。因此，后续当进行空间矢量数据在不同坐标系下的坐标转换时，以WGS1984坐标系为桥梁，能够自动快速的将原坐标系下的空间矢量数据转换到目的坐标系下的空间矢量数据。

本发明通过对Shapefile文件格式进行变化，解决了坐标转换过程中，无法存储转换参数的问题，这里的存储参数主要是WGS转到目标坐标系时采用的转换方法和转换参数，并且新型矢量数据不会影响原shapefile文件的正常使用，只要软件设计出解读.tra文件的接口，就可以正常读取到转换参数。

本发明还提供一种基于附加文件的空间矢量数据存储方法的坐标系转换系统，包括：

第一地理坐标系到WGS-84大地坐标系的数据转换模块，用于将第一地理坐标系下的空间矢量数据转换为WGS-84大地坐标系下的空间矢量数据；

WGS-84大地坐标系到第二地理坐标系的数据转换模块，用于将WGS-84大地坐标系下的空间矢量数据，转换为第二地理坐标系下的空间矢量数据；

空间矢量数据格式更新及记录模块，用于将第二地理坐标系下的空间矢量数据采用第二Shapefile文件存储；并在第二Shapefile文件中添加后缀名为.tra的第二文本文件，向第二文本文件中记录WGS-84大地坐标系到第二地理坐标系转换时的坐标系转换方法以及坐标系转换参数；

保存模块，用于将空间矢量数据格式更新及记录模块更新后的第二Shapefile文件保存。

由此可见，本发明提供的基于附加文件的空间矢量数据存储方法及坐标系转换系统，主要构思为：空间矢量数据均采用Shapefile文件存储格式，在Shapefile文件中增加相同文件名，扩展名为tra的文本文件，其中记录从当前坐标系转换为WGS-84大地坐标系时的转换方法及对应的转换参数；进行优化存储格式。因此，当需要从当前坐标系转换到其他坐标系时，以WGS1984坐标系为桥梁，只需提供从WGS1984坐标系转为目的坐标系的转换方法及对应转换参数即可，无需理会原数据的坐标系，转换系统将自动获得转换参数，简化坐标系转换的步骤，提高空间矢量数据的坐标系转换效率。

综上所述，本发明提供一种基于附加文件的空间矢量数据存储方法及系统，当进行空间矢量数据在不同坐标系下的坐标转换时，以WGS1984坐标系为桥梁，能够自动快速的将原坐标系下的空间矢量数据转换到目的坐标系下的空间矢量数据，具有坐标系转换效率高的优点。

本领域普通技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过与计算机程序指令相关的硬件来完成的，上述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，上述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(ROM：Read-Only Memory)或随机存储记忆体(RAM：RandomAccess Memory)等。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于附加文件的空间矢量数据存储方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，对于每个空间矢量数据，均采用对应的一个Shapefile文件存储所述空间矢量数据；

在所述Shapefile文件中添加后缀名为.tra的文本文件，所述文本文件中记录以下信息：坐标系转换方法以及对应的坐标系转换参数；其中，所述坐标系转换方法为：当前的空间矢量数据在当前非WGS-84大地坐标系下，转换为WGS-84大地坐标系时采用的坐标系转换方法；所述坐标系转换参数是指：当前的空间矢量数据采用对应的所述坐标系转换方法，转换为WGS-84大地坐标系下数据时采用的坐标系转换参数；

步骤2，原空间矢量数据为第一地理坐标系下的空间矢量数据，当需要将其转换为第二地理坐标系下的空间矢量数据时，其中，第一地理坐标系和第二地理坐标系为不同的地理坐标系，并且，第一地理坐标系和第二地理坐标系均不是WGS-84大地坐标系，采用以下方法进行坐标转换：

步骤2.1，将第一地理坐标系下的空间矢量数据转换为WGS-84大地坐标系下的空间矢量数据，包括：

步骤2.1.1，读取第一地理坐标系下的空间矢量数据的第一Shapefile文件，从所述第一Shapefile文件中解析到后缀名为.tra的第一文本文件；然后，从所述第一文本文件中读取到坐标系转换方法以及坐标系转换参数；

步骤2.1.2，运用步骤2.1.1确定的坐标系转换方法与坐标系转换参数，将所述第一地理坐标系下的空间矢量数据，转换为WGS-84大地坐标系下的空间矢量数据；

步骤2.2，将WGS-84大地坐标系下的空间矢量数据，转换为第二地理坐标系下的空间矢量数据，包括：

步骤2.2.1，确定WGS-84大地坐标系转换为第二地理坐标系的坐标系转换方法和坐标系转换参数；

步骤2.2.2，采用步骤2.2.1确定的坐标系转换方法和坐标系转换参数，将WGS-84大地坐标系下的空间矢量数据，转换为第二地理坐标系下的空间矢量数据；

步骤2.2.3，将第二地理坐标系下的空间矢量数据采用第二Shapefile文件存储；在第二Shapefile文件中添加后缀名为.tra的第二文本文件，向第二文本文件中记录步骤2.2.1确定的坐标系转换方法与坐标系转换参数；保存第二Shapefile文件。

2.根据权利要求1所述的一种基于附加文件的空间矢量数据存储方法，其特征在于，步骤1中，所述坐标系转换方法包括GeoCentric_Translation三参数坐标转换法、MoloDensky莫洛金斯基坐标转换法、MoloDensky_Abridged莫洛琴斯基坐标转换法、Position_Vector位置矢量坐标转换法；Coordinate_Frame坐标框架旋转变换坐标转换法、MoloDensky_Badekas奠洛金斯基.巴代卡斯坐标转换法、Nadcon基于格网的坐标转换法、Harn高精度基准网坐标转换法、Ntv2椭球转换坐标转换法以及Longitude_Rotation格网变换的坐标转换法。

3.根据权利要求1所述的一种基于附加文件的空间矢量数据存储方法，其特征在于，步骤1中，所述坐标系转换参数为七个参数，分别为：x方向的线性平移量、y方向的线性平移量、z方向的线性平移量、绕x轴的角度旋转值、绕y轴的角度旋转值、绕z轴的角度旋转值以及比例尺因子；

或者，所述坐标系转换参数为三个参数，分别为：坐标原点在x方向的线性平移量、坐标原点在y方向的线性平移量、坐标原点在z方向的线性平移量。

4.一种基于附加文件的空间矢量数据存储方法的坐标系转换系统，其特征在于，包括：

第一地理坐标系到WGS-84大地坐标系的数据转换模块，用于将第一地理坐标系下的空间矢量数据转换为WGS-84大地坐标系下的空间矢量数据；

具体为：步骤2.1.1，读取第一地理坐标系下的空间矢量数据的第一Shapefile文件，从所述第一Shapefile文件中解析到后缀名为.tra的第一文本文件；然后，从所述第一文本文件中读取到坐标系转换方法以及坐标系转换参数；

步骤2.1.2，运用步骤2.1.1确定的坐标系转换方法与坐标系转换参数，将所述第一地理坐标系下的空间矢量数据，转换为WGS-84大地坐标系下的空间矢量数据；

WGS-84大地坐标系到第二地理坐标系的数据转换模块，用于将WGS-84大地坐标系下的空间矢量数据，转换为第二地理坐标系下的空间矢量数据；

具体为：

步骤2.2.1，确定WGS-84大地坐标系转换为第二地理坐标系的坐标系转换方法和坐标系转换参数；

步骤2.2.2，采用步骤2.2.1确定的坐标系转换方法和坐标系转换参数，将WGS-84大地坐标系下的空间矢量数据，转换为第二地理坐标系下的空间矢量数据；

空间矢量数据格式更新及记录模块，用于将第二地理坐标系下的空间矢量数据采用第二Shapefile文件存储；并在第二Shapefile文件中添加后缀名为.tra的第二文本文件，向第二文本文件中记录WGS-84大地坐标系到第二地理坐标系转换时的坐标系转换方法以及坐标系转换参数；

保存模块，用于将空间矢量数据格式更新及记录模块更新后的第二Shapefile文件保存。

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