辛 蕊，趙瑞斌

(天津城市建設(shè)學(xué)院 a. 土木工程系；b. 天津市軟土特性與工程環(huán)境重點實驗室，天津 300384)

隨著地理信息系統(tǒng) GIS(geographic information systems)在我國各個領(lǐng)域日益廣泛的應(yīng)用，大量 GIS數(shù)據(jù)資源應(yīng)運而生．但由于數(shù)據(jù)存儲格式和結(jié)構(gòu)的差異，使得數(shù)據(jù)的綜合利用存在諸多不便．鑒于中國地質(zhì)行業(yè)要求 MapGIS格式文件為資料匯交的標(biāo)準(zhǔn)格式，筆者從實用的角度出發(fā)，提出 ArcGIS，MapInfo向MapGIS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的方法．

1 軟件及相應(yīng)數(shù)據(jù)格式概況

1.1 MapGIS軟件及其數(shù)據(jù)格式

MapGIS是中地公司開發(fā)的工具型地理信息系統(tǒng)軟件，它的特點是：輸入、編輯、拓?fù)湟惑w化．同時，在制圖功能方面(包括各種專題圖例符號的制作)較其他軟件方便、靈活，但它對空間數(shù)據(jù)庫的支持性能不太理想．

MapGIS的數(shù)據(jù)交換格式是 ASCII碼的明碼文件，其文件結(jié)構(gòu)由文件頭和數(shù)據(jù)區(qū)兩部分組成．文件頭記錄的是文件的版本和類型信息，數(shù)據(jù)區(qū)記錄的是實體的幾何信息．明碼文件按要素類型分為點(*.wt)、線(*.wl)、區(qū)(*.wp)3 種文件[1]．

1.2 ArcGIS軟件及其數(shù)據(jù)格式

ArcGIS是美國環(huán)境系統(tǒng)研究所(ESRI)開發(fā)的旗艦產(chǎn)品，它對空間數(shù)據(jù)庫的支持很強，但是地圖編輯功能較弱．

與 MapGIS不同，ArcGIS的數(shù)據(jù)格式與表示特征的類型無關(guān)，針對全國地形圖等常用資源，主要有shape，coverages兩種格式：shape是一種矢量數(shù)據(jù)格式，本身支持點、線、區(qū)域的幾何特征，不處理拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)文件頭[2]，通常由一個主文件、索引文件和dbase文件組成；coverages也是一種矢量數(shù)據(jù)格式，幾何和空間拓?fù)潢P(guān)系存儲在二進制文件中，與之相關(guān)的屬性數(shù)據(jù)則被存放在 Info表或 RDBMS中，coverages是對要素類組織后的集合，每個要素類都是一些點、線、面或文本的集合，一個或多個 coverages要素被用于構(gòu)造地理要素[3]．

1.3 MapInfo軟件及其數(shù)據(jù)格式

MapInfo是美國 MapInfo公司推出的適用于不同平臺的GIS系統(tǒng)，對空間數(shù)據(jù)管理采用無拓?fù)涫噶拷Y(jié)構(gòu)．它的主要優(yōu)勢是：在空間數(shù)據(jù)庫管理和分析方面簡單、易學(xué)、實用，但 GIS空間分析能力較弱，且制圖功能欠佳，對制作復(fù)雜的圖件尤其存在明顯不足，如點、線不能隨比例尺縮放，打印控制不夠精確等[4]．

在 MapInfo中每張地圖被稱為一個表．每個表由圖形(空間對象)和數(shù)據(jù)(屬性)構(gòu)成，它們分別被存放到 tab(屬性數(shù)據(jù)的表結(jié)構(gòu)文件)，dat(屬性數(shù)據(jù)文件)，map(空間數(shù)據(jù)文件)和 id(交叉索引文件)四個文件中．另外，MapInfo還給出了用于格式交換的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，即mif文件與mid文件．其中，mif文件保存了該 MapInfo表的表結(jié)構(gòu)及表中所有空間對象的空間信息：每個點對象的點位坐標(biāo)、符號樣式；每個線對象的節(jié)點個數(shù)、節(jié)點坐標(biāo)、線樣式；每個區(qū)域?qū)ο蟀淖訁^(qū)域個數(shù)，每個子區(qū)域的節(jié)點數(shù)、節(jié)點坐標(biāo)、填充模式．而mid文件則按記錄順序保存了每個空間對象的所有屬性信息．這兩個文件都為文本性質(zhì)的文件，用戶可以通過相應(yīng)的讀寫方法實現(xiàn)對文件內(nèi)容的讀寫．

2 文件轉(zhuǎn)換方法

2.1 ArcGIS文件轉(zhuǎn)換為MapGIS文件

常見的 ArcGIS文件主要有 coverages(*.adf)和shape(*.shp)兩種，由于 coverages文件以二進制形式存儲，需要將其先轉(zhuǎn)化為shape文件．

2.1.1 coverages文件轉(zhuǎn)化為shape文件

首先要創(chuàng)建一個空的shape文件．在ArcGIS的ArcCatalog模塊目錄樹中，單擊需要在其中創(chuàng)建shape文件的文件夾，在右鍵菜單中選擇 New-Shapefile，打開Creat New Shapefile對話框，在Name和Feature Type中分別填入文件名及地理要素類型，在Spatial Reference中選擇空間參考坐標(biāo)類型．創(chuàng)建shape文件后，就可以在其屬性對話框的Field選項板中定義其屬性．在添加屬性項之后，必須啟動ArcMap的編輯功能才能定義這些屬性項的數(shù)值[5]．

然后運行 ArcCatalog，打開 Arctoolbox工具欄中Data Manager Tool-General目錄下的Append對話框，選擇一個或多個要放在同一圖層的文件作為輸入數(shù)據(jù)，并選擇上一步中創(chuàng)建的空 shape文件作為目標(biāo)數(shù)據(jù)，在 Schema Type框的下拉菜單中選擇NO_TEST，點擊 OK，如圖1所示，即完成了 coverages文件到shape文件的轉(zhuǎn)換．

圖1 coverages文件向shape文件轉(zhuǎn)換界面

2.1.2 shape 文件轉(zhuǎn)換為 wt，wl，wp 文件

在 MapGIS的主菜單中選擇“圖形處理”，然后點擊“文件轉(zhuǎn)換”，在打開窗口的菜單欄中選擇“輸入-裝入 shape文件”，打開需要轉(zhuǎn)換的文件，然后依據(jù)文件的點、線、面屬性，在“文件”中將其保存為相應(yīng)的MapGIS格式文件．

2.2 MapInfo文件轉(zhuǎn)換為MapGIS文件

MapInfo文件主要有 tab和 mif兩種，由于 mif文件的存儲模式更適合數(shù)據(jù)交換，所以對于 tab文件，要先將其轉(zhuǎn)化為mif文件．

2.2.1 tab文件轉(zhuǎn)化為mif文件

首先在MapInfo的主菜單中選擇File-Open Table，并打開需要轉(zhuǎn)化的文件，再在 Table-Export中選擇導(dǎo)出文件(*.mif)的保存路徑，保存即可，如圖2所示．

圖2 tab文件向mif文件轉(zhuǎn)換界面

2.2.2 mif文件轉(zhuǎn)化為 wl，wp，wt文件

該轉(zhuǎn)換步驟基本與 shape文件轉(zhuǎn)換為 wt，wl，wp文件的步驟一致，不同的是在“輸入”菜單中選擇“裝入MapInfo數(shù)據(jù)”，這樣就完成了MapInfo文件的轉(zhuǎn)化．

3 分析與改進

3.1 轉(zhuǎn)換方法的選取

采用上述方法，將 ArcGIS和 MapInfo轉(zhuǎn)換成的文件在同一MapGIS工程中打開，發(fā)現(xiàn)MapInfo轉(zhuǎn)換成的MapGIS文件質(zhì)量更高一些．通過對比三個軟件的數(shù)據(jù)格式，發(fā)現(xiàn)mif文件的存儲模式和MapGIS的點、線、區(qū)文件模式十分接近．tab文件的索引模式與shape文件比較接近，又因 MapInfo中的通用轉(zhuǎn)換器能做到 shape等多種文件與 tab，mif文件之間的轉(zhuǎn)化，如圖3所示，故可利用 MapInfo文件作為中間文件進行轉(zhuǎn)換．

圖3 通用轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換界面

對于同一 shape文件，分別采用以下四種方式進行轉(zhuǎn)換：①直接轉(zhuǎn)為 MapGIS文件；②先轉(zhuǎn)為 mif文件，再轉(zhuǎn)為 MapGIS文件；③先轉(zhuǎn)為 tab文件，再轉(zhuǎn)為mif文件，最后轉(zhuǎn)為 MapGIS文件；④先轉(zhuǎn)為 mif文件，后轉(zhuǎn)為 tab文件，再轉(zhuǎn)為 mif文件，最后轉(zhuǎn)為MapGIS文件．通過多次操作發(fā)現(xiàn)：采用方法①得到的文件屬性數(shù)據(jù)缺失嚴(yán)重；采用方法②、③、④得到的數(shù)據(jù)與原數(shù)據(jù)基本吻合，但所有元素均表現(xiàn)為黑色，如表1所示．另外，相對于方法③、④，通過方法②得到的文件，部分圖形符號不能正確顯示，需在MapGIS中做出相應(yīng)的調(diào)整；采用方法③時偶爾會出現(xiàn)轉(zhuǎn)換失敗的現(xiàn)象，而使用方法④的成功率較高．

表1 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方式結(jié)果比較

綜合分析以上轉(zhuǎn)換方式，建議 shape文件向MapGIS文件轉(zhuǎn)換的方法為：對于區(qū)文件，直接利用MapGIS文件轉(zhuǎn)換模塊輸入轉(zhuǎn)換為區(qū)文件(*.wp)；對于點文件和線文件，先利用 MapInfo的通用轉(zhuǎn)換器將shape文件轉(zhuǎn)換成mif文件，然后將mif文件轉(zhuǎn)換成tab文件，再將tab文件轉(zhuǎn)換成mif文件，最后利用MapGIS文件轉(zhuǎn)換模塊將mif文件轉(zhuǎn)換為MapGIS標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式．

3.2 圖面誤差整理

在空間數(shù)據(jù)處理過程中，容易在投影變換、數(shù)據(jù)抽象、建立拓?fù)潢P(guān)系、數(shù)據(jù)集成處理、數(shù)據(jù)的可視化表達(dá)等方面產(chǎn)生誤差[6]．通過實際操作，發(fā)現(xiàn)在上述方法的轉(zhuǎn)換過程中，數(shù)據(jù)抽象、投影變換和數(shù)據(jù)的可視化誤差最為明顯，進而提出相應(yīng)的解決方法．

3.2.1 數(shù)據(jù)抽象

在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程中，比例尺及圖形參數(shù)比例會發(fā)生一定變化，此時，數(shù)據(jù)所表達(dá)的空間特征位置也會相應(yīng)產(chǎn)生誤差．

修正這些比例參數(shù)的方法是：在MapGIS輸入編輯模塊里，選擇工作臺右鍵菜單中的“修改地圖參數(shù)”，選擇需要設(shè)置的文件，在彈出的“設(shè)置地圖參數(shù)”對話框中修改比例參數(shù)即可．

3.2.2 投影變換

地圖投影是開口的三維地球橢球面到二維場平面的拓?fù)渥儞Q．在不同投影形式下，地理特征的位置、面積和方向的表現(xiàn)會有差異．由于三個軟件的坐標(biāo)系統(tǒng)不同，轉(zhuǎn)入MapGIS后的圖件不具備任何坐標(biāo)概念，如果想與已有的 MapGIS圖件套合到一起，必須進行投影變換[7]．

投影轉(zhuǎn)換有兩種方法：一是在投影變換模塊中應(yīng)用成批文件投影變換，在“結(jié)果投影參數(shù)” 欄中填入目的投影坐標(biāo)參數(shù)(此參數(shù)在“設(shè)置地圖參數(shù)-坐標(biāo)系-坐標(biāo)系設(shè)置”的對話框中獲得)，然后進行轉(zhuǎn)換即可；二是用投影變換模塊生成標(biāo)準(zhǔn)圖框，用參數(shù)校正功能進行誤差校正．第一種方法更為直接，但如果沒有標(biāo)準(zhǔn)圖件提供坐標(biāo)參數(shù)，只能選擇后者進行投影變換．

3.2.3 數(shù)據(jù)的可視化表達(dá)

在轉(zhuǎn)換過程中，由于各個軟件之間的符號庫和字庫不匹配，會造成點文件的子圖和字庫顯示殘缺，使得數(shù)據(jù)在可視化表達(dá)上產(chǎn)生誤差．

若不能顯示注釋，則在“點編輯”菜單下選擇“根據(jù)屬性標(biāo)注釋”，標(biāo)注域名選擇 MapInfo表中的相應(yīng)屬性字段，然后在彈出的對話框中設(shè)置點參數(shù)即可；若不顯示子圖或符號不匹配，則在“點編輯”菜單下選擇“修改點參數(shù)”，然后選擇并修改相應(yīng)點．

4 結(jié) 語

通過對MapGIS，ArcGIS，MapInfo三種軟件的優(yōu)缺點及其數(shù)據(jù)格式的存儲原理的分析表明：MapInfo的文件與 MapGIS文件存儲模式更為接近，對于ArcGIS的面文件可直接通過 shape文件轉(zhuǎn)換為MapGIS文件，而對于點文件和線文件，應(yīng)以MapInfo為中間軟件進行轉(zhuǎn)換．

實際轉(zhuǎn)換效果說明，無論是國外還是國產(chǎn)GIS軟件，雖然擁有各自的轉(zhuǎn)換接口，但其數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能卻不盡完善，有待進一步改進．同時，由于軟件在運行中具有隨機性和不確定性，致使部分?jǐn)?shù)據(jù)在轉(zhuǎn)換前后的差異不可避免，若能運用 VC++和 LISP開發(fā)合理的輸出模塊，簡化轉(zhuǎn)換程序，將會更好地提升數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換效率與精確度．

［1］ 陳 勇，劉 輝，史瑞芝，等. 數(shù)字圖數(shù)據(jù)到MapGIS數(shù)據(jù)的格式轉(zhuǎn)換[J]. 測繪學(xué)院學(xué)報，2004，21(2)：154-156.

［2］ 潘永地. 剖析 ARCGIS SHAPE文件及寫入代碼[J].貴州氣象，2006，30(6)：36-37．

［3］ 王剛武. GIS空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法探討[J]. 廣東土地科學(xué)，2004，3(1)：36-37．

［4］ 鄧躍明，翟婭娟，劉治枝. 基于 MapInfo的專題地圖制作[J]. 測繪通報，2001(7)：17-18．

［5］ 吳秀芹，張洪巖，李瑞改，等. ArcGIS9地理信息系統(tǒng)應(yīng)用與實踐[M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2008．

［6］ 鄔 倫，劉 瑜. 地理信息系統(tǒng)——原理、方法和應(yīng)用[M]. 北京：科學(xué)出版社，2001.

［7］ 張玉杰，張繼武，張 棟，等. MapGIS與 MapInfo的數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)換[J]. 黃金，2008，29(11)：32-33．