常见二三维GIS数据分类及处理流程图

很多3s专业的同学，肯定会经常接触GIS数据处理工作，有的甚至学习和了解了很多的数据类型。在本科和研究生的学习过程中，往往接触更多的是二维数据，比如矢量、影像等。而工作后却发现，随着新型测绘技术的发展，以及新一代三维GIS技术的发展，涌现出了一批适合在GIS中应用的数据类型，这其中倾斜摄影数据（实景三维）、BIM数据应用尤其火热。那么今天就为各位将GIS中常用的数据进行下总结和分类，希望对各位有所帮助，总结过程中难免有错误和遗漏，请大家留言指正。

二维GIS数据格式详解

一、栅格数据格式

栅格数据由像素组成，通常间隔规则且呈方形，但不必如此。栅格数据通常看起来像素化，因为每个像素都有自己的值或类。

netCDF（网络通用数据格式）
- 自我描述：具有源文件，描述文件内数据分布。
- 兼容性好：可以被具有不同整数、字符和浮点数存储方式的计算机访问。
- 可扩展：可以很容易访问其部分数据（subset）。
- 可附加：后续增减数据可以直接附加。
- 方便：一个制作者和多个读者可以同时访问该文件。
- 支持性好：所有早期形式的nc格式文件都被友好支持。
- 支持机构：美国大学大气研究中心（UCAR）的Unidata项目。
- 规范：符合Climate and Forecast metadata standard（CF规范）。
- 特点：
HDF（层次数据格式）
- 设计机构：美国国家超级计算应用中心（NCSA）。
- 开发和维护：由HDF小组开发和维护。
- 支持数据模型：支持多维数组、光栅图像、表格等不同数据模型类型。
- 版本：HDF4和HDF5（格式之间完全不同）。
GeoTIFF（标签图像文件格式）
- .tif、.tiff：主要的图像文件。
- .ovr：存储影像金字塔，用于快速的访问和影像显示缩放。
- .tfw：存储TIFF文件所处的空间位置信息。
- .xml：GeoTIFF可选文件，存储元数据。
- .aux：存储投影和其它信息。
- 特点：具有地理参考的TIFF文件，广泛用于光栅图像和航空摄影，已成为GIS和卫星遥感应用的行业图像标准文件。
- 文件类型：
其他栅格数据格式
- ERDAS Imagine IMG：(.img)
- American Standard Code for Information Interchange ASCII Grid：(.asc)
- IDRISI Raster：(.rst、.rdc)
- Envi RAW Raster：(BIL、.bip、.bsq)
- PCI Geomatics Database File：(.pix)
- ER Mapper Enhanced Compression Wavelet：(.ecw)
- Joint Photographic Experts Group JPEG2000：(.jp2)

二、矢量数据格式

矢量数据不是由像素网格组成的，而是由顶点和路径组成。矢量数据的三种基本符号类型是点、线和面。

ESRI Shapefile
- .shp：包含所有特征的几何图形的文件。
- .shx：为几何图形编制索引的文件。
- .dbf：以表格式存储特征属性的文件。
- .prj：包含投影格式信息的文件，包括坐标系和投影信息。
- .sbn和.sbx：作为地物的空间索引的文件。
- .shp.xml：该文件是XML格式的地理空间元数据（例如，ISO 19115或XML格式）。
- 开发机构：地理空间软件公司ESRI。
- 文件组成：一个形状文件由3个（或更多）文件组成，需要有相同的名称，并存储在同一个目录（文件夹）中。
- 主要文件：
GeoJSON
- 特点：GeoJSON格式主要用于基于Web的映射，是一种基于JSON的开放的标准地理格式。用于表示简单的地理特征，以及它们的非空间属性，基于JavaScript对象符号。
- 优势：适应了现代语言的发展，更容易被WEB语言、Python语言、Java等高级语言所解析和使用。
KML/KMZ
- 特点：KML基于XML，主要用于Google Earth。KMZ由于其可压缩性，目前已取代KML成为默认的Google地球地理空间格式。
- 标准：KML/KMZ于2008年成为开放地理空间联盟的国际标准。
GML（Geography Markup Language）
- 特点：GML是基于XML的地理坐标扩展。GML以文本形式存储地理实体。
- 优势：GML较GeoJSON通常会有更多的开销。
其他矢量数据格式
- .gpx：GPS交换格式。
- .dlg：数字线划图。
- .osm：OpenStreetMap数据格式。
- MapInfo的.TAB、.DAT、.ID、.MAP、.IND：MapInfo数据格式。
- CAD的.DWF、.DWG、.DXF：CAD数据格式。

三、高程文件格式

数字高程模型（DEM）是用一组有序数值阵列形式表示地面高程的一种实体地面模型。

USGS DEM
- 特点：由美国地质调查局（USGS）提供，广泛用于地理信息系统和地形分析。
Canadian CDED
- 文件扩展名：(.dem)
- 特点：由加拿大自然资源部提供，用于表示加拿大的地形高程数据。
Digital Terrain Elevation Data
- 文件扩展名：(.dt0、.dt1、.dt2)
- 特点：用于军事和地形分析的高程数据。
其他高程文件格式
- .bil：二进制图像文件。
- .flt：浮点图像文件。
- .grd：网格数据文件。
- .asc：ASCII网格文件。
- .bin：二进制文件。
- .hgt：高程数据文件。
- .ter：地形数据文件。
- .bt：二进制地形文件。

总结

二维GIS数据格式多种多样，选择合适的数据格式取决于具体的应用需求和数据特点。常见的栅格数据格式包括netCDF、HDF、GeoTIFF等，矢量数据格式包括ESRI Shapefile、GeoJSON、KML/KMZ等，高程文件格式包括USGS DEM、Canadian CDED等。每种格式都有其特定的应用场景和优缺点，选择时需要综合考虑。

三维GIS数据格式详解

三维GIS数据格式用于存储和表示具有三维空间信息的地理数据。这些数据格式不仅包含传统的二维坐标（x, y），还包含高度或深度信息（z）。以下是一些常见的三维GIS数据格式：

1. 3D Feature Data（三维要素数据）

三维要素数据表示离散对象，每个对象的3D信息都存储在要素的几何中。这些数据可以用于表示建筑物、树木、电线杆等具有明确三维形态的物体

Surface Data（表面数据）

表面数据用于表示连续的三维表面，如地形高程模型（DEM）、数字表面模型（DSM）等。这些数据通常以栅格格式存储，每个像元包含一个高程值。

常见的三维GIS数据格式

Esri Shapefile

文件扩展名：.shp, .shx, .dbf, .prj, .sbn, .sbx, .xml

描述：Shapefile是最常见的地理空间文件类型，广泛用于商业和开源GIS软件。一个完整的Shapefile由多个文件组成，其中.shp文件包含几何图形，.shx文件包含索引，.dbf文件包含属性数据。.prj文件包含投影信息，.sbn和.sbx文件用于优化查询，.xml文件包含元数据。

GeoJSON

文件扩展名：.geojson, .json

描述：GeoJSON是一种基于JSON的开放标准格式，用于编码地理数据结构，如点、线和多边形。它广泛用于在线Web映射应用，具有良好的可读性和可编辑性。

GML（Geography Markup Language）

文件扩展名：.gml

描述：GML是基于XML的地理坐标扩展，以文本形式存储地理实体。GML文件包含特征的属性、几何信息和空间参考系统。与GeoJSON相比，GML通常会有更多的开销，因为其数据量更大。

KML/KMZ

文件扩展名：.kml, .kmz

描述：KML是基于XML的格式，主要用于Google Earth。KMZ是KML的压缩版本，已成为Google Earth的默认格式。KML/KMZ文件包含地理坐标和属性信息，支持多种地理要素的表示。

CityGML

文件扩展名：.gml

描述：CityGML是一种用于城市模型的三维GIS数据格式，支持详细的建筑模型、地形、植被等。它基于GML，具有丰富的语义信息和多层次的细节（LOD）。

3D Tiles

文件扩展名：.json, .b3dm, .gltf, .glb

描述：3D Tiles是一种用于高效传输和渲染大规模三维数据的格式，支持多种数据类型，如建筑物、地形、点云等。3D Tiles通过分层和分块的方式优化数据加载和显示。

OBJ

文件扩展名：.obj

描述：OBJ是一种通用的三维模型格式，广泛用于计算机图形学和三维建模软件。OBJ文件包含顶点、面和纹理信息，适用于表示复杂的三维模型。

GLTF/GLB

文件扩展名：.gltf, .glb

描述：GLTF（GL Transmission Format）是一种用于传输和加载三维模型的格式，GLB是其二进制版本。GLTF/GLB文件支持高效的渲染和加载，适用于WebGL和三维可视化应用

总结

三维GIS数据格式多种多样，选择合适的数据格式取决于具体的应用需求和数据特点。常见的三维GIS数据格式包括Esri Shapefile、GeoJSON、GML、KML/KMZ、CityGML、3D Tiles、OBJ和GLTF/GLB等。每种格式都有其特定的应用场景和优缺点，选择时需要综合考虑。

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