2.3 常用 GIS 数据格式

2.3 常用 GIS 数据格式

本节摘要：空间数据交换靠格式。本节讲 Shapefile、GeoJSON、GeoTIFF、KML 等常用格式——选对格式才能交换和存储。

本节地图

阅读完本节，你应当能够：

1. 区分矢量格式和栅格格式
2. 选对场景的格式
3. 用工具转换格式

概念脉络

一、矢量格式

图 2-3 数据格式对比

二、栅格格式

栅格影像用 GeoTIFF，云端用 COG（按需读范围不用全下载）。

三、GeoJSON 示例

{
  "type": "FeatureCollection",
  "features": [
    {
      "type": "Feature",
      "geometry": {"type": "Point", "coordinates": [116.4, 39.9]},
      "properties": {"name": "北京"}
    }
  ]
}
​

GeoJSON 坐标默认 WGS84（EPSG:4326），经度在前纬度在后。

四、格式转换

用 GDAL/OGR 工具转换：

# Shapefile 转 GeoJSON
ogr2ogr -f GeoJSON output.geojson input.shp

# GeoTIFF 转 COG
gdal_translate input.tif output.tif -co TILED=YES -co COPY_SRC_OVERVIEWS=YES
​

PostGIS 也能直接导入导出：

-- 导入 Shapefile
shp2pgsql -s 4326 input.shp table_name | psql db
-- 导出 GeoJSON
SELECT ST_AsGeoJSON(geom) FROM cities;
​

五、选型要点

• Web 传输：GeoJSON（小数据）、矢量瓦片（大数据）
• 单文件交换：GeoPackage（现代）、Shapefile（兼容老）
• 栅格影像：GeoTIFF、云端 COG
• 展示标注：KML/KMZ（Google Earth 生态）

⚠️ 常见坑：Shapefile 字段名超 10 字符被截断——它是老格式限制。用 GeoPackage 或 GeoJSON 没这限制。

💡 关键直觉：Web 用 GeoJSON，单文件交换用 GeoPackage，传统用 Shapefile，栅格用 GeoTIFF/COG。用 GDAL/OGR 转换格式。

六、Shapefile 的多文件结构

Shapefile 不是单文件，是一组配套文件，拷贝时必须一起复制，少了任何一个都可能打不开：

最容易犯的错是只拷了 .shp 三个文件、丢了 .prj——几何能打开，但坐标系信息丢了，叠加到底图上错位，排查半天。所以规范的做法是：交付 Shapefile 时打成一个压缩包，解压后五个基础文件齐全再入库。

七、GeoPackage 为什么是更好的交换格式

GeoPackage（.gpkg）本质是一个 SQLite 数据库文件，一张表存一个图层，支持矢量、栅格、样式甚至扩展数据，一次交换一个文件就够了。它比 Shapefile 强在：字段名不用受 10 字符限制、属性支持更多类型、可以存坐标系定义、体积控制更好。OGC 把它定为标准，QGIS、ArcGIS、GDAL 全支持。如果项目没有强制的老格式要求，新数据交换优先用 GeoPackage。

八、格式转换的完整实战

一个真实场景：客户交付了一套 Shapefile（北京 54 坐标系），项目要求入库到 PostGIS（CGCS2000），并给前端提供 GeoJSON。三步完成：

# 第一步：查看源数据的坐标系
ogrinfo -so input.shp input | grep -i 'id'

# 第二步：转坐标系并入库 PostGIS（用 GDAL 直接写库）
ogr2ogr -f PostgreSQL PG:"dbname=gis user=postgres" \
  -s_srs EPSG:4214 -t_srs EPSG:4490 \
  -nlt PROMOTE_TO_MULTI input.shp

# 第三步：从 PostGIS 导出 GeoJSON 给前端
ogr2ogr -f GeoJSON output.geojson \
  PG:"dbname=gis user=postgres" -sql "SELECT name, geom FROM parcels"
​

注意第二步里 -s_srs 和 -t_srs 必须写对，源坐标系标错、目标坐标系标错都会导致坐标错乱。转换后用 QGIS 叠加一个已知位置的底图抽查几个点，确认无误再交付。

九、格式选型的决策清单

• 给第三方系统做数据交换 → GeoPackage（现代）或 Shapefile（对方强制）
• Web 接口传输小数据 → GeoJSON，浏览器原生解析
• 大范围矢量在线渲染 → 矢量瓦片（第 3 章详述），不要直接传整个 GeoJSON
• 遥感影像存储 → GeoTIFF，云端访问用 COG
• 地图标注共享 → KML/KMZ，兼容 Google Earth
• 长期归档 → GeoPackage 或数据库导出备份，避免依赖单个二进制文件

十、编码与兼容性注意事项

格式转换里最隐蔽的问题不是坐标而是编码：

• 中文乱码：Shapefile 的 .dbf 属性默认是若干种编码，中文数据通常需要 .cpg 文件声明编码（如 UTF-8 或 GBK）。用 ogr2ogr 转换时加 -lco ENCODING=UTF-8，避免入库后属性乱码。
• GeoJSON 编码：GeoJSON 规范要求 UTF-8，绝大多数现代工具都符合；遇到老工具生成的乱码 GeoJSON，先检查文件头编码。
• 坐标顺序：GeoJSON 里经纬度顺序是经度在前；部分工具（如某些投影库）用纬度在前，混用会导致点跑到海里去。
• 字段类型兼容：Shapefile 的 dbf 字段类型有限（字符、数字、日期），转 GeoPackage 或 GeoJSON 时字段类型更灵活，但反过来可能丢失精度。

十一、数据格式的备份与归档

GIS 数据归档建议"双保险"：数据库导出 SQL 备份加原始格式文件备份。数据库备份用 pg_dump 保留结构和空间扩展；原始文件归档保留坐标系和元数据。定期做一次恢复演练，确认备份真的能用。长期项目里"数据还能找回来"比"功能有多炫"更关键。

要点串联

• 矢量格式：Shapefile（老/多文件）、GeoJSON（Web/文本）、GeoPackage（现代单文件）、KML（展示）。
• 栅格格式：GeoTIFF（标准）、COG（云优化按需读）、JPEG2000。
• GeoJSON：坐标 WGS84 经度在前，Web 原生友好。
• 转换：GDAL/OGR（ogr2ogr/gdal_translate）、PostGIS（shp2pgsql/ST_AsGeoJSON）。
• 选型：Web 用 GeoJSON，交换用 GeoPackage，传统用 Shapefile，影像用 GeoTIFF/COG。

第 2 章结束。下一章把这些数据发布成服务。