CN101110075A - Gis矢量数据精确转换成kml的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的是一种GIS矢量数据精确转换成KML的方法。本发明提供一种GIS矢量数据精确转换成KML的方法，以克服现有技术存在的精度不够和显示样式随机性较大的问题。为克服现有技术存在的问题，本发明的技术方案是：一种GIS矢量数据精确转换成KML的方法，是以GIS的矢量数据作为数据源，通过符号库配置文件和坐标转换的步骤，将GIS的矢量数据转换成为可以在Google Earth客户端显示的KML文件的方法。本发明实现了GIS矢量数据的空间信息和属性信息的精确转换，使得转换后的KML数据具有更强的表现力，满足了利用Google Earth进行商业开发的基本要求。

Description

GIS矢量数据精确转换成KML的方法

技术领域：

本发明涉及的是一种用于把GIS矢量数据精确转换成KML的方法。

背景技术：

Google Earth的出现给传统GIS带来了巨大的冲击，Google Earth具有全球高清地理影像数据和较快的影像网络传输速度等优势，其已经开始渗透到人们日常生活的许多方面，人们对Google Earth的关注和使用程度也越来越高，要使用Google Earth就得对其影像数据进行解读，而Google Earth自带的KML文件是对影像数据解读的唯一方式，KML是一种基于XML语法格式的文件，我们可以通过多种方式获取KML，如手工编写、Google Earth***生成等，但是这些方法效率低下，且精度不够，通过将传统的GIS矢量数据转换到KML是一种快速、高效的获取KML的途径。

在现有技术中，一般的GIS软件都有将对应格式的矢量数据转换为KML的模块，这些模块使用的方法基本原理相同，都包括三部分，一是空间信息的转换，空间信息的转换从本质上讲就是坐标数据的转换，将非WGS84的坐标***下的坐标数据直接转换为WGS84坐标***下的坐标数据，然后再将坐标数据信息写入KML文件；二是点线面显示样式的控制，Google Earth没有自带的符号库，对点线面的显示样式的控制是通过KML的标签实现的，由于涉及的标签众多，难以控制，以上模块只对颜色和宽度等几个标签对KML中的点线面的显示样式进行控制，而且颜色的产生是随机的，宽度值是默认的。三是属性信息的转换，属性信息的转换是指将GIS的属性信息用KML的各种标签用多种表达方式显现。

通过实际应用和理论研究，我们发现上述模块的转换存在明显的缺陷，主要包括两个方面，一是精度不够，这主要是针对中国而言，在我国矢量数据通常采用的是北京54坐标系或西安80坐标系，二者向WGS84坐标系转换的七参数尚未对外公开，所以利用上述模块转换后的KML数据叠加到Google Earth上都存在几十米的偏移；二是KML中点线面的表现形式混乱，由于Google Earth中没有符号库，对点线面的控制是通过KML中点线面对应的标签控制的，上述模块用于对KML中点线面的显示样式控制的标签或者是随机产生，或者是默认值，也就是说这些模块对KML中的点线面的控制没有统一的标准，所以同一矢量数据进行多次转换，得到的KML数据的显示样式是不相同的，即具有随机性。

技术方案：

本发明提供一种GIS矢量数据精确转换成KML的方法，以克服现有技术存在的精度不够和显示样式随机性较大的问题。

为克服现有技术存在的问题，本发明的技术方案是：一种GIS矢量数据精确转换成KML的方法，是以GIS的矢量数据作为数据源，通过符号库配置文件和坐标转换的步骤，将GIS的矢量数据转换成为可以在Google Earth客户端显示的KML文件的方法。

本发明所采用的具体技术方案是：一种GIS矢量数据精确转换成KML的方法，包括下述步骤：

(1)KML类编写：采用面向对象的思想，将KML文件的每一个标签看作一个对象进行封装，形成KML类；

(2)符号库配置文件的设计和制作：符号库配置文件采用Access表的形式，以编码字段为主索引，表中通过字段设置控制点线面的显示属性；符号库配置文件的分类原则是国标体系和专题数据；

(3)对需要转换的矢量数据进行预处理操作：包括数据拓扑检查、编码字段空值检查和根据用户需求合并相同名称的矢量数据；

(4)获取七参数：七参数可以通过两种方式获取，一是通过控制点坐标计算获取，二是直接从当地测绘部门获取；

(5)将GIS矢量数据转换为KML：包括利用符号库配置文件控制生成的KML中点线面的样式和分级显示高度、利用七参数控制转换生成的KML的精度两部分；

(6)将转换后的KML在Google Earth客户端进行显示，检查判定转换后的在Google Earth客户端显示的效果，如果不符合用户的需求则返回步骤(1)，调整符号库配置文件。

上述方法中通过控制点坐标计算获取的七参数采用的是布尔莎模型和最小二乘法。

上述方法中利用七参数控制转换生成的KML的精度采用的是布尔莎模型和Ozone算法。

上述的步骤(5)中将GIS矢量数据转换为KML中当需要转换的矢量数据的对象是点时，分析点数据转换时需要转换的空间信息和属性信息内容，建立转换模型；当需要转换的矢量数据的对象是线时，分析线数据转换时需要转换的空间信息和属性信息内容，建立转换模型；当需要转换的矢量数据的对象是面时，分析面数据转换时需要转换的空间信息和属性信息内容，建立转换模型。

上述步骤(5)中利用转换模型，在DOTNET软件平台上编制程序，实现对GIS矢量数据转换成KML。

本发明是在长期对Google Earth的研究、分析GIS矢量数据与KML的共性的基础上，吸收了面向对象的方法研究而成的。本发明相对于现有技术，具有以下优点：

1、该方法灵活可靠、易于实现：本发明的基本思路是实现GIS矢量数据的空间信息和属性信息的精确转换。空间信息的转换也就是GIS矢量数据点线面坐标信息的转换，通过程序将GIS矢量数据的坐标信息提取，并将GIS矢量数据的坐标数据通过七参数精确转换为WGS84坐标系下的坐标，然后通过符号库配置文件对转换后的点线面的显示样式进行控制。属性信息的转换则更加灵活，完全由用户控制，转换的属性信息在KML中有多种表示方式，主要包括<name>、<document>、<description>和<folder>等KML标签，其中以<description>为主。KML的标签支持HTML语言的嵌入，可以用表格、网络链接等多种方式进行表达。

2、易于定制标准：通常情况下，GIS矢量数据包括点线面三种类型，在地图上分别代表了不同的地物类型，在国标体系中通常用不同的编码字段进行表示，换句话说，GIS矢量数据的符号库的根本目的就是区分不同编码字段代表的地物，所以在Google Earth没有符号库的情况下，根据原始数据编码字段的不同，采用数据库配置文件的方式定义转换后的点线面的符号表现样式，对于不同国标体系下的数据或者各种专题数据定制一套标准的符号配置文件可以更好的表现地物，用户可以更便捷的识别地物。

3、精度高且显示样式固定：本发明突破常规思维，采用配置文件的方式对点线面的显示样式进行控制，转换后的KML就可以在Google Earth客户端友好地显示；利用七参数精确转换矢量数据，保证了转换后的点线面代表的地物与Google Earth客户端影像数据的一一对应关系。

4、效率高：采用Ozone算法与布尔莎模型结合实现坐标系的转换，避免了传统的迭代算法容易产生的病态方程，提高了计算效率。

5、应用前景好：GIS矢量数据精确转换成KML的方法为我们利用GoogleEarth进行商业开发提供了正确、科学的思路，这种方法是进行基于GoogleEarth开发的基础和前提条件，只有实现GIS矢量数据精确转换成KML，我们才可以对Google Earth的影像数据解读，进而利用Google Earth进行应用。另外我们可以将Google Earth与其它先进的技术和方法结合进行一系列的商业应用。具体来说，GIS矢量数据精确转换成KML的方法可以应用在以下几个方面：

①对Google Earth提供的地理影像数据进行解读；

②将专题数据转换成KML叠加到Google Earth客户端，增强了数据表达能力；

③将GIS矢量数据的空间信息和属性信息存储到数据库中，以便进行查询操作，实时生成KML，在Google Earth客户端显示。

附图说明：

图1为发明GIS矢量数据精确转换成KML的方法的流程图；

图2为计算坐标转换七参数，并且根据七参数实现坐标转换的方法；

图3为符号库配置文件的制作流程图；

图4为点线面的坐标转换过程的流程图。

具体实施方式：

参见图1，本发明将GIS矢量数据精确转换成KML的方法包括以下六个步骤，其中步骤1和2是相对独立的，并且步骤1和2是进行后续步骤的基础的前提条件。

(1)KML类编写；

KML是一个基于XML语法和文件格式的文件，用来描述和保存地理信息如点、线、图片、折线并在Google Earth客户端之中显示。KML被Google Earth客户端显示的过程和HTML网页被浏览器处理差不多，而且和HTML一样，KML也使用一种基于标签(名称和属性)的语法格式来描述地里标注信息。数据转换的过程中，转换的过程中，采用写文件的方式直接将标签写入文件非常不方便，并且降低了效率。将KML的标签语言封装成可直接调用的KML类，结合GoogleEarth的API可以方便实现GIS矢量数据到KML的转换。

KML类的编写采用的是面向对象的思想，将KML的每一个标签都看成一个对象，通过构造函数、枚举等方式实现。

(2)符号库配置文件的设计和制作

本步骤是针对Google Earth没有符号库而设计的，符号库配置文件采用Access表的形式，以编码字段为主索引，表中通过字段设置控制点线面的显示属性；符号库配置文件的分类原则是国标体系和专题数据，也就是说根据国标体系的不同或者专题数据制定不同的符号库配置文件，即根据国标体系的不同或者专题数据制定不同的Access数据表。

参见图3，图3是本实施例中所采用的符号库配置文件制作流程，符号库配置文件的设计与制作是用来控制转换后数据的符号显示样式。具体实现的步骤如下：

1.1根据原始GIS矢量数据建立符号库配置文件，即建立Access数据表，原始数据由于比例尺的不同可能属于不同的国标体系，也可能由于属于专题数据的范畴，所以我们要根据原始数据的分类查找或建立不同的Access数据表，对于新建的Access数据表按照自定义要求添加字段。

1.2提取原始数据中的编码字段的值添加到Access数据表的Code字段中，并根据字段Shape的不同，将数据分类为点、线和面。

1.3最后的操作是根据用户的需求和实际要求，编制不同编码的符号样式。

本实施例中，所述Access数据表中设有Shape、Name(名称)、Code(编码)、SHeight(开始显示高度)和EHeight(结束显示高度)共有字段，其中字段Shape的对象又且仅有三个值，即Point、Polyline和Polygon。Point、Polyline和Polygon分别具有不同的字段属性对各自的显示样式进行控制。

当Shape的对象是Point时，其控制符号显示的字段和对应于KML的标签如下：KIconhref——<Iconhref>，KIconx——<x>，KIcony——<y>，KIconw——<w>，KIconz——<z>，KScale——<scale>。以上字段中，KIconhref控制图标的链接地址，KIconx、KIcony、KIconw和KIconz

当Shape的对象是Polyline时，其控制符号显示的字段和对应于KML的标签如下：KColor——<color>，KWidth——<width>，KColormode——<colorMode>。

当Shape的对象是Polygon时，其控制符号显示的字段和对应于KML的标签如下：KColor——<color>，KWidth——<width>，KFill——<fill>，KOutline——<outline>，KColormode——<colorMode>。

(3)对需要转换的矢量数据进行预处理操作；

数据预处理操作主要针对的是原数据可能存在的错误和数据重复进行的操作，具体来说，数据预处理操作主要解决的问题有数据拓扑错误、数据没有编码字段、数据编码为空、同名称数据等。数据预处理操作可以在矢量数据对应的软件中实现，通过表一我们详细了解数据预处理的问题及解决方案。

表一  数据预处理操作

数据预处理操作	目的	采取措施	备注
				数据拓扑错误	减少数据冗余	在相应软件中检查拓扑错误，进行改正
数据没有编码字段	控制符号显示样式	添加编码字段
				数据编码为空	控制符号显示样式	添加编码字段值
同名称数据	减少数据冗余	合并同名称数据

(4)获取七参数

七参数的获取有两种途径，一是从当地测绘部门获取，二是根据控制点计算。由于从当地测绘部门获取有一定的限制，并且对于转换的数据的精度要求并不是太高，所以一般采取根据控制点计算七参数的方法，计算七参数采用的算法是已经成熟的布尔莎模型和最小二乘法，易于实现。

(5)将GIS矢量数据转换为KML

参见图1，GIS矢量数据转换为KML的核心内容包括空间信息转换和属性信息转换两部分。

1、空间信息转换

空间信息转换包括坐标信息的转换、利用七参数控制转换生成的KML的精度和控制分级显示高度三部分。

1.1、坐标信息的转换

点线面等矢量数据转换成KML基本步骤是相同的，只是在符号库配置文件和属性信息转换设置某些方面不同，从而产生不同表现的KML文件。

当前期工作准备好后，就可以编制程序实现数据的转换。点、线和面的转换从根上说都是坐标的转换，但是各自都具有不同的处理流程。

参见图4，图4是点、线和面的坐标空间信息转换过程的流程图。

点转换，如果数据是点图层，则直接读取点的坐标数据，通过上述坐标系转换得到新的坐标数据，然后调用KML类和符号库配制文件，将值赋给标签<Point>的子标签<coordinate>，并控制点的符号样式。

线转换，如果数据是线图层，则首先读取线的几何集合(GeomCollection)，然后分析判断其包括的片断集合(SegmentCollection)，读取每个片断集合的节点的坐标信息，按照KML的坐标要求形成一个该片断集合的坐标串，最后将所有的片断集合坐标字符串集合在一起，形成该线的坐标字符串，然后调用KML类和符号库配制文件，将值赋给标签<Linestring>的子标签<coordinate>，并控制线的符号样式。

面转换，如果数据是面图层，则首先读取该面的外环(ExteriorRing)，提取外环的坐标数据信息按照KML的坐标要求形成外环坐标串，调用KML类，将值赋给标签<Polygon>的子标签<OuterBoundaryIs>的子标签<coordinate>，然后判断该面是否含有内环(InteriorRing)，如果有则读取内环的坐标数据信息按照KML的坐标要求形成内环坐标串，调用KML类和符号库配制文件，将值赋给标签<Polygon>的子标签<InnerBoundaryIs>的子标签<coordinate>，并控制面的符号样式，如果没有则跳过，最后将标签<OuterBoundaryIs>和<InnerBoundaryIs>整合赋给父标签<Polygon>。

1.2、利用七参数控制转换生成的KML的精度

参见图2本发明的计算坐标转换七参数，并且根据七参数实现坐标转换的方法和步骤如下：

①控制点坐标转换为空间直角坐标系下；

②利用布尔莎模型和最小二乘法计算七参数；

③根据布尔莎模型和Ozone算法，将西安80和北京54坐标系的坐标数据转换到WGS84坐标系下。

1.3、控制分级显示高度

点、线和面数据转换后的KML文件，在Google Earth客户端加载的过程中可以通过设置KML的开始显示高度和结束显示高度控制文件的加载显示过程，KML通过<minLodPixels>和<maxLodPixels>标签对其进行控制，其中<minLodPixels>标签定义开始显示地标的像素数，在配制文件中与字段SHeight(开始显示高度)对应；<maxLodPixels>标签定义开始隐藏地标的像素数，在配制文件中与字段EHeight(结束显示高度)对应。不同的纬度<minLodPixels>和<maxLodPixels>代表了不同的开始显示高度和结束显示高度，对于不同纬度的地区，我们通过实践摸索，找出高度与像素数的对应关系，然后在配制文件中设置SHeight和EHeight字段。在转换KML的过程中调用配制文件的编码对应的SHeight和EHeight字段，进而利用高度与像素数的对应关系转换成KML中的<minLodPixels>和<maxLodPixels>标签，实现对分层显示高度的控制。

2、属性信息转换

属性信息转换实质上是将GIS矢量数据的字段信息选择性地用KML的方式进行描述。属性信息的转换比较灵活，完全由用户控制，转换的属性信息在KML中可用多种标签表示，如<name>、<document>、<description>和<folder>等，其中以<description>为主，并支持HTML。

完成上述两步骤后，在DOTNET软件平台上编制程序，实现对GIS矢量数据转换成KML。

(6)将KML在Google Earth客户端显示，如不符合要求，则返回步骤(1)，将转换后的KML在Google Earth客户端进行显示，检查判定转换后的效果，如果不符合用户的需求则返回步骤(1)，调整符号库配置文件，即重新定义点线面的显示样式，得到最终符合要求的KML文件。

Claims (5)

1.一种GIS矢量数据精确转换成KML的方法，其特征在于：所述的方法包括以下步骤：

(1)KML类编写：采用面向对象的思想，将KML文件的每一个标签看作一个对象进行封装，形成KML类；

(2)符号库配置文件的设计和制作：符号库配置文件采用Access表的形式，以编码字段为主索引，表中通过字段设置控制点线面的显示属性；符号库配置文件的分类原则是国标体系和专题数据；

(3)对需要转换的矢量数据进行预处理操作：包括数据拓扑检查、编码字段空值检查和根据用户需求合并相同名称的矢量数据；

(4)获取七参数：七参数可以通过两种方式获取，一是从当地测绘部门获取，二是由控制点坐标根据布尔莎模型和最小二乘法计算获取；

(5)将GIS矢量数据转换为KML：包括利用符号库配置文件控制生成的KML中点线面的样式和分级显示高度、利用七参数控制转换生成的KML的精度两部分；

(6)将KML在Google Earth客户端显示，如不符合要求，则返回步骤(1)，调整符号库配置文件。

2.根据权利要求1所述的GIS矢量数据精确转换成KML的方法，其特征在于：所述步骤(4)中通过控制点坐标计算获取的七参数采用的是布尔莎模型和最小二乘法。

3.根据权利要求2所述的GIS矢量数据精确转换成KML的方法，其特征在于：所述步骤(5)中利用七参数控制转换生成的KML的精度采用的是布尔莎模型和Ozone算法。

4.根据权利要求1或2或3所述的GIS矢量数据精确转换成KML的方法，其特征在于：所述的步骤(5)中将GIS矢量数据转换为KML中当需要转换的矢量数据的对象是点时，分析点数据转换时需要转换的空间信息和属性信息内容，建立转换模型；当需要转换的矢量数据的对象是线时，分析线数据转换时需要转换的空间信息和属性信息内容，建立转换模型；当需要转换的矢量数据的对象是面时，分析面数据转换时需要转换的空间信息和属性信息内容，建立转换模型。

5.根据权利要求4所述的GIS矢量数据精确转换成KML的方法，其特征在于：所述的步骤(5)中利用转换模型，在DOTNET软件平台上编制程序，实现对GIS矢量数据转换成KML。

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