淺談SHP 和MDB 格式數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換

汪升捷 楊帆 凡建林 姚輝

（浙江省測(cè)繪科學(xué)技術(shù)研究院 浙江杭州 310023）

1 前言

測(cè)繪領(lǐng)域的日常工作中，充分利用已有資料，解決多種數(shù)據(jù)格式共享，經(jīng)常需要數(shù)據(jù)格式之間的轉(zhuǎn)換[1]。SHP 數(shù)據(jù)和MDB 數(shù)據(jù)是兩種非常常見(jiàn)的數(shù)據(jù)格式，如何實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)格式按照既定要求快速轉(zhuǎn)換[2]，是日常數(shù)據(jù)處理工作的中一部分，同時(shí)也決定著整個(gè)工程項(xiàng)目的質(zhì)量。因而，實(shí)現(xiàn)SHP 數(shù)據(jù)和MDB 數(shù)據(jù)庫(kù)轉(zhuǎn)換至關(guān)重要。

2 數(shù)據(jù)格式說(shuō)明

2.1 SHP 格式數(shù)據(jù)

SHP 格式數(shù)據(jù)全稱(chēng)shapefile，是一種基于ArcGIS 平臺(tái)的矢量數(shù)據(jù)文件，包含空間數(shù)據(jù)的幾何特征和屬性[3]。至少由shp、dbf 和shx 三個(gè)文件組成，分別用于存儲(chǔ)地理空間信息、屬性信息以及前兩者之間的關(guān)系索引，是GIS 中比較通用的一種數(shù)據(jù)格式。常用SHP 格式數(shù)據(jù)文件組成部分見(jiàn)圖1。

圖1 常用SHP 格式數(shù)據(jù)文件組成部分

當(dāng)通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的坐標(biāo)系統(tǒng)定義后，會(huì)生成prj 文件存儲(chǔ)坐標(biāo)系統(tǒng)信息。對(duì)SHP 數(shù)據(jù)進(jìn)行瀏覽使用后，另外產(chǎn)生shp.xml、sbn、sbx 三種文件。其中shp.xml 文件是對(duì)元數(shù)據(jù)瀏覽后產(chǎn)生的元數(shù)據(jù)文件，sbn和sbx 文件則存儲(chǔ)空間索引，加速對(duì)空間數(shù)據(jù)的讀取。常用SHP 格式數(shù)據(jù)文件組成類(lèi)型對(duì)照見(jiàn)表1。

SHP 數(shù)據(jù)文件大小限制在2GB 內(nèi)。數(shù)據(jù)字段屬性已設(shè)定的無(wú)法更改，字段間順序不能調(diào)整，只能調(diào)整顯示順序。

2.2 MDB 格式數(shù)據(jù)

MDB 格式數(shù)據(jù)是ArcGIS 發(fā)展推出的一種基于RDBMS 存儲(chǔ)格式的Geodatabase 數(shù)據(jù)中的一類(lèi)。因其存儲(chǔ)量小，存儲(chǔ)在Access 的MDB 上，且易于編輯，是目前中小型數(shù)據(jù)庫(kù)的主要選擇類(lèi)型。在ArcGIS 中被劃分為PersonalGeodatabase，中文名為個(gè)人地理數(shù)據(jù)庫(kù)，MDB 格式可以通過(guò)Access 打開(kāi)編輯。MDB 個(gè)人地理數(shù)據(jù)庫(kù)及系統(tǒng)文件組成見(jiàn)圖2。

表1 常用SHP 格式數(shù)據(jù)文件組成類(lèi)型對(duì)照表

圖2 MDB 個(gè)人地理數(shù)據(jù)庫(kù)及系統(tǒng)文件組成

MDB 可以根據(jù)數(shù)據(jù)情況建立要素類(lèi)數(shù)據(jù)或是要素集，在Access 打開(kāi)編輯時(shí)顯示要素類(lèi)對(duì)應(yīng)文件，在ArcGIS 軟件使用時(shí)，要素類(lèi)和要素集則區(qū)分顯示[4]。MDB 數(shù)據(jù)文件大小限制在4GB 內(nèi)。數(shù)據(jù)字段可根據(jù)需求調(diào)整，字段順序可以通過(guò)Access 編輯調(diào)整。MDB 個(gè)人地理數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)文件說(shuō)明見(jiàn)表2。

表2 MDB 個(gè)人地理數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)文件說(shuō)明

3 日常工作需求及方案

3.1 常規(guī)工作需求

通常情況下，對(duì)數(shù)據(jù)的處理主要分為SHP 轉(zhuǎn)換到SHP、SHP 轉(zhuǎn)換到MDB、MDB 轉(zhuǎn)換到SHP 以及MDB 轉(zhuǎn)換到MDB 四類(lèi)。只針對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)用性及可操作性做一定要求，ArcGIS 軟件對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換工具進(jìn)行批量轉(zhuǎn)換，能完全滿足這部分作業(yè)要求[5]。

3.2 特需轉(zhuǎn)換需求

除常規(guī)工作外，還存在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的前置設(shè)定要求，既對(duì)數(shù)據(jù)格式及屬性字段本身有明確的固定設(shè)定。此時(shí)再直接采用ArcGIS 軟件工具箱工具直接轉(zhuǎn)換，無(wú)法達(dá)到前置設(shè)定要求，需要有對(duì)應(yīng)方案進(jìn)行處理[6]。

根據(jù)目前遇到情況并歸類(lèi)后，主要分為固定格式的MDB 數(shù)據(jù)庫(kù)目標(biāo)和固定格式的SHP 數(shù)據(jù)目標(biāo)兩大類(lèi)。

3.3 轉(zhuǎn)換方案的選定

3.3.1 固定格式的MDB 數(shù)據(jù)庫(kù)目標(biāo)

固定格式的MDB 數(shù)據(jù)庫(kù)目標(biāo)可根據(jù)SHP 數(shù)據(jù)源的不同分為同類(lèi)參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)和非同類(lèi)參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)。同類(lèi)參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)指SHP 數(shù)據(jù)源的字段屬性設(shè)定包括字段順序等同目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)一致。非同類(lèi)參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)指SHP 數(shù)據(jù)源的字段屬性設(shè)定或字段順序等同目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)不一致。根據(jù)要求描述，有三種方案可以操作實(shí)現(xiàn)。

⑴方案一：先根據(jù)給定目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)，人工建立數(shù)據(jù)庫(kù)，再將轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)導(dǎo)入新建立的目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)中。

⑵方案二：先利用ArcGIS 軟件對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換工具對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，再根據(jù)給定目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)對(duì)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行調(diào)整修正。

⑶方案三：先根據(jù)給定目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)利用XML 工作空間文檔進(jìn)行目標(biāo)空數(shù)據(jù)庫(kù)的建立，再將轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)導(dǎo)入新建立的目標(biāo)空數(shù)據(jù)庫(kù)中。XML 數(shù)據(jù)導(dǎo)出對(duì)話框見(jiàn)圖3。具體步驟如下：

圖3 XML 數(shù)據(jù)導(dǎo)出對(duì)話框

①根據(jù)提供數(shù)據(jù)庫(kù)導(dǎo)出XML 工作空間文檔，結(jié)合數(shù)據(jù)實(shí)際情況，設(shè)定導(dǎo)出內(nèi)容和圖層；

②新建個(gè)人地理數(shù)據(jù)庫(kù)，將上一步導(dǎo)出的XML工作空間文檔導(dǎo)入，形成備用數(shù)據(jù)庫(kù)。此步驟能保持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)格式設(shè)定要求，且無(wú)需重新一一對(duì)應(yīng)建立；

③利用ArcGIS 軟件對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換工具進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換常規(guī)操作；

④將處理后數(shù)據(jù)加載至對(duì)應(yīng)圖層中，數(shù)據(jù)自動(dòng)進(jìn)行匹配工作。

如果給定目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)本身為空數(shù)據(jù)庫(kù)，直接從步驟三開(kāi)始操作。

（4）三方案比較

方案三相對(duì)于方案一，能減少人為錯(cuò)誤及作業(yè)時(shí)間，提高作業(yè)效率；

方案三相對(duì)于方案二，能減少數(shù)據(jù)加載后屬性字段結(jié)構(gòu)、長(zhǎng)度及順序等繁瑣的信息調(diào)整工作，避免調(diào)整操作中信息的丟失。固定格式的MDB 數(shù)據(jù)庫(kù)目標(biāo)方案比較說(shuō)明見(jiàn)表3。

表3 固定格式的MDB 數(shù)據(jù)庫(kù)目標(biāo)方案比較說(shuō)明

如果給定目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)只有文字描述，并無(wú)數(shù)據(jù)庫(kù)形式，則方案三無(wú)法執(zhí)行。方案一適合字段結(jié)構(gòu)要求較少的數(shù)據(jù)，方案二適合數(shù)據(jù)量較大的數(shù)據(jù)?？删C合考慮，并在方案一或方案二中選擇。

3.3.2 固定格式的SHP 數(shù)據(jù)目標(biāo)

因SHP 格式數(shù)據(jù)的特殊性，其字段信息甚至字段間的順序都不可更改。因此根據(jù)SHP 數(shù)據(jù)用途的不同，對(duì)其數(shù)據(jù)質(zhì)量要求也不同，而對(duì)應(yīng)采取的處理方式也會(huì)不同。

3.3.2.1 與給定目標(biāo)完全一致

此類(lèi)數(shù)據(jù)為高質(zhì)量數(shù)據(jù)，主要是為以后數(shù)據(jù)建庫(kù)等工作使用，除屬性值保持一致外，其字段結(jié)構(gòu)及其屬性值必須保持嚴(yán)格一致。根據(jù)要求描述，主要有兩種方案可選擇。

⑴方案四

①現(xiàn)利用ArcGIS 軟件對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換工具對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換；

②通過(guò)與目標(biāo)格式的比對(duì)，對(duì)不一致字段之后的所有字段按照目標(biāo)格式，按順序進(jìn)行全部重新新建設(shè)置；③將屬性值賦予新建立的正確字段；

④剔除多余、錯(cuò)誤字段，獲得與目標(biāo)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)完全一致成果。

⑵方案五

①SHP 目標(biāo)格式數(shù)據(jù)清除，形成空數(shù)據(jù)文件，保留字段設(shè)定，SHP 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)清除見(jiàn)圖4；

②將數(shù)據(jù)導(dǎo)入至該空數(shù)據(jù)文件，形成自動(dòng)匹配，獲得與目標(biāo)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)完全一致成果。

圖4 方案五SHP 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)清除

⑶兩方案比較

方案四適合字段結(jié)構(gòu)基本無(wú)變化的數(shù)據(jù)文件，方案五適合空間數(shù)據(jù)量較小數(shù)據(jù)文件。當(dāng)數(shù)據(jù)量大且字段結(jié)構(gòu)變化較大時(shí)，需綜合考慮后選擇。固定格式的SHP 數(shù)據(jù)目標(biāo)完全一致方案比較說(shuō)明見(jiàn)表4。

表4 固定格式的SHP 數(shù)據(jù)目標(biāo)完全一致方案比較說(shuō)明

3.3.2.2 與給定目標(biāo)基本一致

該類(lèi)數(shù)據(jù)主要作為保持通用格式使用，其特點(diǎn)是除屬性值及字段順序保持一致外，字段結(jié)構(gòu)主要體現(xiàn)為雙精度、浮點(diǎn)型等類(lèi)數(shù)據(jù)字段精度和小數(shù)位設(shè)置不一致。針對(duì)該要求數(shù)據(jù)，目前也有兩種轉(zhuǎn)換方案。

（1）方案六：通過(guò)SHP 格式數(shù)據(jù)本身屬性表DBF 進(jìn)行編輯，采用Microsoft Office Excel 97-2003版本編輯后順序可調(diào)整保持一致，但部分雙精度、浮點(diǎn)型類(lèi)字段設(shè)定被自動(dòng)定義；

（2）方案七：通過(guò)建立MDB 格式數(shù)據(jù)，根據(jù)目標(biāo)調(diào)整后，導(dǎo)出為SHP 數(shù)據(jù)，因MDB 數(shù)據(jù)庫(kù)格式中對(duì)雙精度、浮點(diǎn)型等類(lèi)字段的精度和小數(shù)無(wú)相關(guān)設(shè)定對(duì)話框，導(dǎo)出SHP 數(shù)據(jù)后，該部分字段屬性默認(rèn)值為0。MDB 和SHP 雙精度字段數(shù)據(jù)類(lèi)型比較見(jiàn)圖5。

圖5 MDB（右）和SHP（左）雙精度字段數(shù)據(jù)類(lèi)型比較

（3）兩方案比較

通過(guò)作業(yè)比較，方案七比方案六處理更便捷，容易對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行把控，固定格式的SHP 數(shù)據(jù)目標(biāo)基本一致方案比較說(shuō)明見(jiàn)表5。

表5 固定格式的SHP 數(shù)據(jù)目標(biāo)基本一致方案比較說(shuō)明

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)固定格式的MDB 數(shù)據(jù)庫(kù)目標(biāo)方案及固定格式的SHP 數(shù)據(jù)目標(biāo)方案間各自的比較，發(fā)現(xiàn)在數(shù)據(jù)管理上MDB 數(shù)據(jù)庫(kù)相對(duì)于SHP 數(shù)據(jù)有較大優(yōu)勢(shì)。MDB 數(shù)據(jù)庫(kù)以數(shù)據(jù)庫(kù)的概念管理數(shù)據(jù)，同時(shí)在ArcGIS 軟件中被劃定為個(gè)人地理數(shù)據(jù)庫(kù)，有其一定的靈活性和自由性。作為目前使用最廣的中小型數(shù)據(jù)庫(kù)載體，數(shù)據(jù)的處理與編輯體驗(yàn)有較高舒適性，比較適合目前大部分GIS 企業(yè)的生產(chǎn)應(yīng)用模式。

SHP 格式數(shù)據(jù)作為通用格式數(shù)據(jù)得到廣泛使用，但同時(shí)存在數(shù)據(jù)管理修復(fù)或是數(shù)據(jù)整理上的缺陷，特別是字段等信息的修改處理上是一大難點(diǎn)。MDB 數(shù)據(jù)庫(kù)因結(jié)構(gòu)自身原因，無(wú)法與SHP 做到完美匹配對(duì)應(yīng)，針對(duì)兩種格式的數(shù)據(jù)屬性特點(diǎn)，在不影響數(shù)據(jù)使用，滿足數(shù)據(jù)處理的最終要求的基礎(chǔ)上，建議可以考慮適當(dāng)放寬特定需求，以換取作業(yè)效率。

在大數(shù)據(jù)時(shí)代下，數(shù)據(jù)庫(kù)的建立使用將會(huì)更加頻繁，數(shù)據(jù)的管理將更加有效靈活。以MDB 為存儲(chǔ)基礎(chǔ)的中小數(shù)據(jù)庫(kù)將會(huì)逐漸取代通用式、過(guò)程式的SHP 數(shù)據(jù)。