基于MapGIS文件格式剖析的坐標轉換軟件設計

陳 勝

（湖南省第三測繪院，湖南 長沙 410118）

MapGIS是武漢中地數碼科技有限公司推出的專業GIS軟件，在國土資源管理、地質勘探等領域使用極其廣泛，尤以MapGIS6.7為甚，其采用了自定義的數據格式，包括點（WT）、線（WL）、面（WP）等格式，由于歷史原因，這些數據一般采用1954北京坐標系、1980西安坐標系。根據原國土資源部、原國家測繪地理信息局的要求，2018年7月1日起全面使用2000國家大地坐標系，急需將這些存量數據進行坐標轉換。

1 現有的坐標轉換方法分析

為解決MapGIS數據格式轉換問題，研究者提出了多種解決方案，主要有使用MapGIS軟件、基于MapGIS二次開發兩類方法。

（1）采用的MapGIS軟件的功能進行坐標轉換。主要優點：數據格式準確。主要缺點：操作煩瑣；需要輸入轉換參數，不利于參數保密。

（2）MapGIS軟件作為專業的GIS平臺，提供了強大的二次開發SDK，黃宗維[1]等人基于MapGIS SDK對坐標轉換方法進行了研究。主要優點：數據格式準確；轉換流程可定制；軟件可以內置轉換參數。主要缺點：軟件內置參數易被破解。

以上兩種方法均需要安裝MapGIS軟件，都有軟件部署難度大、成本高、轉換速度慢等缺點。

2 坐標轉換軟件

筆者通過剖析MapGIS軟件數據文件格式，采用C++語言，使用Visual Studio 2005開發了數據坐標轉換軟件。

2.1 坐標轉換流程

（1）遍歷指定目錄及其子目錄包含的點、線、面文件，形成文件清單。（2）從插入的硬件加密鎖中讀取密文，并解密為轉換參數。（3）將單個文件一次性讀入，形成內存文件，并校驗文件信息。（4）數據坐標轉換，轉換流程為原高斯平面坐標→原大地坐標→原空間三維坐標→新空間三維坐標→新大地坐標→新高斯平面坐標。（5）將新的空間參考信息寫入內存文件。（6）將轉換后的內存文件按原目錄結構寫入同名文件。坐標轉換流程如圖1所示。

圖1 軟件流程圖

2.2 轉換參數保密方法

使用前將坐標轉換參數采用非對稱加密算法加密后寫入硬件加密鎖。使用時插入硬件加密鎖，坐標轉換軟件從硬件加密鎖讀取密文，解密得出各項參數進行坐標轉換。

2.3 軟件運行方法

軟件運行界面如圖2所示。

圖2 軟件運行界面

軟件操作流程如下：指定原始數據目錄；指定結果保存目錄；設置中央子午線；設置帶號；數據轉換。

3 數據文件格式剖析

MapGIS數據文件主要包括點、線、面三種。其中點文件的幾何數據只包含點，由單個坐標表示；線文件的幾何數據為線格式，由坐標串表示；區文件包含線、結點。三種文件結構基本一致，包括文件頭、數據區頭、數據區三部分，本文只介紹坐標相關內容。

3.1 文件頭

文件頭從文件起始位置開始，包含文件頭標識、橢球類型、中央子午線等。數據讀取時首先讀文件頭，通過文件頭中數據區頭的起始位置讀取數據區頭。

3.2 數據區頭

數據區頭位于文件頭之后，通過這些信息找到各數據區位置獲取數據。文件存在多個數據區頭，第0個數據區頭包含點和線信息，第4個數據區頭包含結點信息。每個數據頭10字節，其中0～3 數據區的起始位置；4～7 數據區總字節數。

3.3 數據區

數據區一般位于數據區頭文件之后，包括存儲點、線、結點等各種數據。

（1）點文件。每個點據長度為93字節，第7～14字節為X坐標，第15～22字節為Y坐標。（2）線文件。每個線數據長度為57字節。第8～11字節為線的頂點數量。第12～15字節為該線的頂點坐標存儲位置偏移量。每個頂點長度為16字節，前8字節為X坐標，后8字節為Y坐標。（3）面文件。面文件包含線數據和結點數據，線數據格式與線文件一致。每個結點數據長度為55字節，第0～7字節為X坐標，第8～15字節為Y坐標。

4 結語

軟件不依賴MapGIS，直接對數據文件進行讀寫，轉換速度快，在配備I7-7700 CPU的PC上測試轉換速度約為1 300 MB/min，遠遠高于MapGIS軟件。轉換后數據按原有目錄結構保存，后期數據整理工作量小，也節約了昂貴的采購費用。將坐標轉換參數加密后保存于硬件加密鎖，實現軟件和參數的分離，實現了參數保密。部署簡單，操作方便，只需要一個100 KB的可執行文件即可完成全部功能。使用時插入正確的硬件加密鎖，打開軟件即能進行坐標轉換，基本不需要培訓。