剖析ARCGIS SHAPE文件及写入代码

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更多发布于：2007-09-29 18:52

作者简介:潘永地(1971 - ) ,男,高工,主要从事应用气象方面的研究工作。 文章编号: 1003 - 6598 (2006) 06 - 0036 - 04 剖析ARCGIS SHAPE文件及写入代码 潘永地 (浙江省温州市气象局,浙江温州　325027) 　　摘　要: 通过对ESR I公司公布的Shape文件格式资料解读,剖析了Shape 文件的结构,并给出写Shape文件的VB代 码,使得普通的数据文件可以直接写成Shape文件格式,为ArcGIS所调用,从而方便广大读者更加简单地使用ArcGIS来处理 气象业务中涉及地理空间的较为复杂的问题。 　　关键词: Shape文件;ArcGIS;应用 　　中图分类号: TP311. 11　文献标识码: C 1　引言 ArcGIS是ESR I公司开发的最早的地理信息系 统,也是最为成熟的地理信息系统,在国内外有着广 泛的使用,在遥感、气候资源区划和开发、要素立体 显示等气象业务中也常常被用来作为处理工具或工 作平台。但是ArcGIS的数据组织比较特殊,与一般 的数据处理软件存在着较大的差异,格式转换不方 便,使得业务使用受到一定限制,并且给一些数据的 自动化处理带来困难。Shape文件是ArcGIS的基础 文件类型,存储了非拓扑几何和属性信息。Shape 文件支持点、线、区域的几何特征,由于不需要处理 拓扑数据结构文件头,在编辑等方面具有更快的处 理速度。本文的目的就是通过对ESR I公司发布的 原版资料ESR I Shapefile Technical Descrip tion的翻 译解读,剖析Shape文件的结构,利用VB写出直接 生成Shape文件的代码,为广大读者更加方便地使 用ArcGIS处理气象数据提供参考。 2　Shape文件结构 2. 1　Shape文件的文件构成 Shape文件由3 个文件构成: 主文件、索引文 件、数据文件。 其中主文件的后缀必须是. shp;索引文件的后 缀必须是. shx;数据文件的后缀必须是. dbf,这3个 文件共同组成Shape文件。各文件中存储的数据相 互联系又各有区别。主文件中是Shape的位置信 息;索引文件是对主文件的索引,指出主文件中记录 在文件中的位置信息;数据文件中包括Shape的具 体位置和属性信息。 2. 2　. shp文件的结构 . shp文件由文件头和文件记录构成(图1) ,其 中文件大部分结构见表1。 文件头 记录头记录内容 记录头记录内容 记录头记录内容 记录头记录内容 ··· ··· 记录头记录内容 图1　. shp文件的结构 其中Shape类型是ArcGIS定义的图形类型,具 体可以参考Shapefile Technical Descrip tion。 每个记录由记录头、记录内容两部分组成。记 录头部分由两部分组成: 0～3字节是长整型的记录 数, 4～7字节是记录内容的长度。文件头中的文件 长度与记录头中的记录长度均以字( 2 字节)为单 位。记录内容对不同的Shape类型定义不一样,但 原理是相同的。因篇幅所限,这里以记录点(point) 类型为例进行说明。点( point)类型的每个记录的 记录内容为: 0～3字节长整型的Shape类型、4～11 字节双精度的X坐标、12～19字节双精度的Y坐 标。所以记录头中的记录长度就是2 + 4 + 4 = 10个 字长,文件头中文件长度就是50 (文件头长) +总记 录数3 14。 ·36· 2006年第6期　　　　　　　　　　　　贵　州　气　象　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　第30卷　　　　　　　　　　　　　　JournalOf GuizhouMeteorology　　　　　　　　　　　　　VoL130　NO16 表1　. shp文件的文件头结构 位置字段名称数据数据类型字节顺序 0 文件代码9994 32位整型big - endian 4 保留0 32位整型big - endian 8 保留0 32位整型big - endian 12 保留0 32位整型big - endian 16 保留0 32位整型big - endian 20 保留0 32位整型big - endian 24 文件长度文件长度32位整型big - endian 28 版本1000 32位整型little - endian 32 Shape类型Shape类型32位整型little - endian 36 范围框最小X值双精度little - endian 44 范围框最小Y值双精度little - endian 52 范围框最大X值双精度little - endian 60 范围框最大Y值双精度little - endian 68 范围框最小Z值双精度little - endian 76 范围框最大Z值双精度little - endian 84 范围框最小M值双精度little - endian 92 范围框最大M值双精度little - endian 2. 3　. shx文件结构 . shx文件的结构与图1所示的. shp 文件在总 体结构上相同,但内容有所区别。文件头的定义与 1shp一致,但文件长度指的是. shx的文件长度,所 以这一项的数值是不同的。每1 个记录没有记录 头,内容有2部分组成: 0～3字节表示记录存储位 置,以离文件开始处的字数来表示,即50 +记录数 3 14;记录长度,在点(point)类型中为10。 2. 4　. dbf文件结构有关描述 . dbf文件是Shape文件中的数据存储文件,其 格式是dbase iv的数据文件,具体的格式说明在许 多网站都有说明,但在Shape文件中的. dbf有一些 特殊的规定。 ①前缀必须与. shp和. shx文件一样。 ②每1个图形特征必须在1个记录内。 ③记录的顺序必须与. shp中的记录顺序一样。 ④在. dbf文件头中的年份值是以1900年为基 础的,即其数值表示年份与1900的差。 3　用VB编写直接写Shape文件的方 法及代码 　　在编写程序时要特别注意的是在一般的机器中 写文件的字节顺序是little - endian方式,即小的在 低地址,大的在高地址;而big - endian正好相反,所 以对big - endian方式的要人为加以转换,本文编写 了little2big( )函来实现。 下面是以点类型为例用VB写Shape文件的代 码: txt2 shape ( ) 。 Function little2big ( x1 As Long, myt1 As Byte, myt2 As Byte, myt3 As Byte, myt4 As Byte) myt1 = Int( x1 / (2 ^ 24) ) myt2 = Int ( ( x1 - ( Int ( x1 / (2 ^24) ) ) 3 2 ^ 24) / (2 ^ 16) ) myt3 = Int ( ( x1 - myt1 3 2 ^24 - myt2 3 2 ^ 16) / (2 ^ 8) ) myt4 = x1 - myt1 3 2 ^ 24 - myt2 3 2 ^ 16 - myt3 3 2 ^ 8 End Function Private Sub txt2 shape ( ) ·37· 2006年第6期　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　第30卷　　　　　　　　　潘永池,等:剖析ARCGIS SHAPE文件及写入代码　　　　　　　　　VoL130　NO16 Dim jdattribute (0 To 100) AsDouble‘定义点位 置的x Dim wdattribute (0 To 100) As Double‘定义点 位置的y Dim zmattribute (0 To 100) As String‘定义点位 置名称,如站名 Dim ylattribute (0 To 100) AsDouble‘存点的属 性值,如站点雨量 Dim filelen As Long‘文件长度 Dim records As Long‘记录数 Dim xmin AsDouble‘最小x值 Dim xmax AsDouble‘最大x值 Dim ymin AsDouble‘最小y值 Dim ymax AsDouble‘最大y值 Dim zm AsVariant‘以下为临时变量 Dim temp As String Dim lin0 As Long Dim dblin0 AsDouble Dim myt1 AsByte‘用于传递转换到big形式的 字节临时变量 Dim myt2 As Byte Dim myt3 As Byte Dim myt4 As Byte 为了减小篇幅,本文省略信息的读入过程,即认 为这些信息已经读到zmattribute ( ) 、jdattribute ( ) 、 wdattribute ( ) 、ylattribute ( ) 、records等数组、变量,直 接从写文件开始。 Open (workfile + " shp " ) For Binary As #5打 开文件,workfile为文件名前缀,下同 ′开始写文件头 filelen = records 3 14 + 50‘算出文件长度 Call little2big ( 9994, myt1, myt2, myt3, myt4) ‘将9994转换成big形式。 Put #5, , myt1′写9994的4 个字节 Put #5, , myt2 Put #5, , myt3 Put #5, , myt4 　lin0 = 0 　For i = 1 To 5 　　Put #5, , lin0′写入保留项 　Next 　　Call little2big ( filelen, myt1, myt2, myt3, myt4) ′文件长转到big形式 　　Put #5, , myt1′写入文件长度转成big后 的4 个字节 　　Put #5, , myt2 　　Put #5, , myt3 　　Put #5, , myt4 　　lin0 = 1000 　　Put #5, , lin0′version = 1000 　　lin0 = 1 　　Put #5, , lin0′图形类型shape type 开’ 始求xmin, xmax, ymin, ymax。因比较大小比 较容易实现,这里略去该部分代码,而认为xmin、 xmax、ymin、ymax已经得到,下面依次写入xmin、ym2 in、xmax、ymax。 Put #5, , xmin : Put #5, , ymin : Put #5, , xmax : Put #5, , ymax dblin0 = 0‘本例zmin、zmax、mmin、mmax为0, 下面依次写入 Put #5, , dblin0 : Put #5, , dblin0: Put #5, , dblin0 : Put #5, , dblin0 ′Mmax = 0 For i = 0 To records $ 1‘记录数转换成big形 式 　lin0 = i + 1 Call little2big ( lin0, myt1, myt2, myt3, myt4 ) ‘记录数转换成big后的4个字节,下面写入 　Put #5, , myt1: Put #5, , myt2 : Put #5, , myt3 : Put #5, , myt4 　　lin0 = 10‘记录内容长度为10 Call little2big ( lin0, myt1, myt2, myt3, myt4) ’ 记录内容长度转换成big后的4个字节 　　Put #5, , myt1 : Put #5, , myt2: Put #5, , myt3: Put #5, , myt4 　　lin0 = 1 ’shapetype = 1 : Put #5, , lin0‘写 入图形类型shapetype 　　Put #5, , jdattribute ( i) : Put #5, , wdat2 tribute ( i) ‘写入位置信息经度和纬度 　Next 　　Close (5) 　　写’ . shx = = = = = =文件头 　　Open (workfile + " shx" ) ForB inaryAs #5 写’ 文件头,与. shp 一样,这里略去。要区别的 是文件长头长+记录数3 4 For i = 0 To records - 1 lin0 = 50 + 14 3 i ′求记录位置offset Call little2big( lin0, myt1, myt2, myt3, myt4) 　　Put #5, , myt1 : Put #5, , myt2: Put #5, , myt3 : Put #5, , myt4 　　lin0 = 10 ′记录内容长度 ·38· 2006年第6期　　　　　　　　　　　　贵　州　气　象　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　第30卷　　　　　　　　　　　　　　JournalOf GuizhouMeteorology　　　　　　　　　　　　　VoL130　NO16 　　Call little2big ( lin0, myt1, myt2, myt3, myt4) 　　Put #5, , myt1 : Put #5, , myt2 : Put #5, , myt3 : Put #5, , myt4 Next 　　Close (5) 下面开始写. dbf文件. dbf文件的写入有许多 的文章均有说明,也可以参考文献[ 2、3 ]等,但要注意 上面2. 4中的几点。另外,. dbf也可以由安装了VF 等软件后在VB 中可调用的引用对象来实现,从而 减少编程量。 4　应用简介 通过上述方法编写完成Shape文件的转换程序 后,可以将其作为气象上利用ArcGIS平台开发的基 础性工具来使用。例如: 将中尺度站的要素数据从数据库中读出,通过 本程序转换成Shape文件,再由ArcGIS读入,可以 显示到数字地图上,并通过ArcGIS的内置功能实现 数据由点到面的拓展或将数据进行三维显示等,从 而为研究、实际业务提供方便。 将气象预报结果通过本程序的转换可以实现预 报产品图像化,改善服务效果。 将实况雨量转换成Shape文件后,可以由Arc2 GIS的扩展模块实现不同的插值,得到适合本地的 面雨量估算结果。如果用各站点预报雨量代替实况 雨量,则可以得到面雨量预报。 总之,有了Shape文件转换工具后,在气象数据 与ArcGIS之间建立了1座桥梁,解决了ArcGIS在 气象上开发的数据共享问题,从而促进ArcGIS在气 象应用中的发展。 参考文献 [ 1 ] 　ESR I Shapefile TechnicalDescrip tion. ESR IWhite Paper. 1998 , 7: 1 - 29. [ 2 ] 　毕锋. 从DBF格式到ISO格式的转换[ J ]. 现代图书情 报技术, 1995, 2: 49 - 53. [ 3 ] 　和跃时. 地震数据处理中SHK和DBF格式文件互换 技术[ J ]. 地震地磁观测与研究, 1998, 19 (6) : 51 - 54. 收稿日期: 2006 - 05 - 08 作者简介:何明远(1976 - ) ,男,助工,主要从事防雷工作。 文章编号: 1003 - 6598 (2006) 06 - 0039 - 03 关于自动气象站雷 电防护的探讨 何明远 (贵州省余庆县气象局,贵州余庆　564400) 　　摘　要: 该文详细介绍了自动气象站直击雷、感应雷 防护措施和自动气象站共用接地等防雷技术措施,同时还增 加了观测场的雷电防护措施。简要介绍了自动气象站的防 雷,对做好自动气象站的防雷工作有一定的指导意义。 　　关键词:自动站;防雷;跨步电压;探讨 　　中图分类号: TM862　文献标识码: C 1　引言 自动气象站是由大量的电子元器件集合而成的 电子电气设备,对电磁干扰相当敏感。电磁干扰源 通常分为2类: 1类是人为干扰源。包括电力系统 的隔离开关、断路器、系统扰动等产生的过电压,高 频辐射的电磁干扰,以及来自有线通信网络的干扰 等。另1类是自然干扰源。包括雷电放电,宇宙射 线以及其它天体和气象活动的干扰。其中雷电过电 压对自动气象站的危害极大,是主要干扰源。自动 气象站遭受的雷电灾害主要有直击雷和雷击电磁脉 冲损害,采用综合防雷是最佳选择。 2　自动站雷电防护的基本原理 所谓雷电防护就是通过合理、有效的手段将雷 电流的能量尽可能快的泄入到大地,是疏导,而不是 堵雷或消雷。1套完整的防雷系统包括2个方面: 外部防雷和内部防雷。 2. 1　外部防雷 外部防雷的主要措施是对直击雷的防护,办公 楼以及观测场都必须具备有效的直击雷防护措施, 依据文献[ 1 ]国家标准执行。 2. 1. 1　值班室直接雷的防护　按常规建筑物防直 接雷方法,由避雷针、避雷网(带)或混合组成接闪 器,在利用柱内主筋及屋面板筋构成1个整体组成 引下线,用基础钢筋作为接地体,将雷电流安全泄入 ·39· 2006年第6期　　　　　　　　　　　　贵　州　气　象　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　第30卷　　　　　　　　　　　　　　JournalOf GuizhouMeteorology　　　　　　　　　　　　　VoL130　NO16

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