一種激進的觀點:不要再用 shp 格式了


原文出自:switchfromshapefile.org

譯者注:本文略偏激,但是我大部分贊同不要再用 shp 格式的思想,積極擁抱新的生產力。

ESRI Shapefile 簡稱 shp 格式,是由 ESRI 公開的一種矢量數據格式,它已經有30多年的歷史了。

盡管這些年它為各行各業提供了巨大的生產力,但是它在現在這個需求越來越變態的行業中已經略顯力不從心。

作為 GIS IT 行業的一員,是時候停止使用 shp 格式並引入新格式了。

shp 格式好的一面

列舉了一些為什么它的占有率如此之高的原因:

  • 各種軟件幾乎都內置支持
  • 雖然格式是 ESRI 專有,但是其規范是公開的
  • 在大多數場景中它夠用
    • 索引文件 (*.shx)為主文件(*.shp)提供良好的讀取性能
    • 文件體積不大,它在未使用 zip 壓縮時都要比其他格式要小一些(尤其是文本類型的格式)

shp 是一種不好的格式

原因可就多多了:

  • 無坐標系定義(憋急,待會你看下面仔細的介紹)
  • 是一種多文件格式
  • 屬性名限制在10個字符
  • DBF文件限制了最多255個屬性
  • 限制了數據類型,只能是 float、integer、date、text(text最多254字符)
  • 並不指明編碼格式
  • 單文件最大2GB
  • 無拓撲
  • 幾何類型在一個文件中是單一的
  • 復雜的數據結構是存不了的
  • 無法存儲帶紋理材質的三維數據;無法存儲參數化對象等
  • 投影的定義
  • 必須在要素級別挨個指定幾何類型,而不是在數據層面就指定
  • 無空值
  • ...

無坐標系定義

默認情況下,shp 格式是不帶坐標系定義的,必須額外使用一個 *.prj 文件來定義。但是這里要說清楚,*.prj 並非 shp 格式規范里的內容,是額外加上去的。

多文件格式

你至少要三個文件才能完整使用一個 shp 格式 —— *.shx + *.shp + *.dbf

你甚至見過更多的文件,例如上面提到的 prj,還有 cfg,等等等等。通常,你需要進行 zip 打包或者挨個發送,才能保證數據完整,相信新手都有傳少文件導致烏龍的情況。

屬性名最多10個字符

所以,在一些古老的高校中仍然推崇使用拼音首字母來寫屬性,你用英文單詞還隨時可能爆掉。

最多255個屬性

其實,255個屬性放在先進的場景下也足夠了,譯者並不覺得是什么缺點。

屬性值的類型支持得比較少

僅支持 floatintegerchardate 四種。對於 blob數組圖像 就不支持了。

不指明編碼格式

一定有朋友在剛接觸時,發現 shp 的屬性表是亂碼的,這就是編碼問題,原先編輯時用的是 gb 編碼,換一台機器變成了 utf8,或者反過來,就會導致顯示亂碼,這個是歷史遺留問題。

最大 2GB

.shp.dbf 文件最大 2GB,雖然 GDAL 的驅動克服了這個限制可以達到 4GB

譯者覺得即使是 2GB,對於單份可編輯型數據來說也很大了。

無拓撲

它不存儲復雜的幾何關系。

不支持多幾何類型

一個 shp 文件,只能是一種幾何類型的文件。

譯者覺得保持文件單一性也挺好的,並不認為一個數據文件里有多種幾何類型是什么優點。

扁平的數據結構

鏈式數據結構,不支持層級數據的存儲等。

三維的支持很有限

multipatch 雖然是三維幾何形狀,但是並不支持存儲三維數據所需的紋理、材質信息。

投影信息互不兼容

通常,定義坐標系的 .prj 文件使用的是 ESRI WKT 來定義坐標系統投影信息,這個與 EPSG 的定義是不兼容的。

復合圖形必須在要素層面定義

例如 multi-polygonmulti-polyline

無 NULL 值

無法在屬性字段里寫“沒有數據”。不過譯者覺得這是個好事。

替代品

目前有完全能替代 shp 文件格式的格式嗎?似乎沒有,畢竟瘦死的駱駝比馬大,在 shp 格式還沒有完全阻礙到生產之前,新格式並沒有那么重要。

列舉幾個:

  • GeoPackage
  • FlatGeobuf
  • GeoJSON
  • GML
  • SpatialLite
  • CSV
  • KML

OGC GeoPackage

譯者注:早些年我就寫過 gpkg 格式的博客,百度搜即可,很容易找到。

主要特點:

  • 以 SQLite 為基礎
  • 單文件
  • 支持矢量和柵格
  • 有官方拓展
  • 多軟件支持

FlatGeobuf

譯者注:我也寫過這個格式,好好找找,能找到的~

主要特點:

  • 使用 FlatBuffers 二進制編碼
  • 單文件
  • 支持矢量數據
  • 序列化和流式傳輸相當高效率
  • 性能優秀
  • 多編程語言、多軟件支持

GeoJSON

這個不必多說,用過都知道,短小精悍,但是缺點也很明顯。

OGC GML

這可能不太算一種 shp 格式的替代品,因為 GML 格式相對來說復雜得多,軟件支持率也不算很廣泛。

SpatialLite

SpatialLite 與 GeoPackage 一樣是基於 SQLite 拓展而來,但是它只支持矢量數據。不過能用 SpatialLite 的場景,一般也支持 GeoPackage,SpatialLite 只是特定場合的 shp 格式替代品。

CSV

就是一文本表格,它不一定是地理數據,但是它存儲地理數據的時候,最大的特點就是簡單,對非 GIS 行業的人來說特別友好。

OGC KML

kml 是因谷歌地球的歡迎而起家的一種矢量數據格式,最大的特點就是能把樣式也帶進數據里。其本質是一種 XML 文本文件。僅支持 WGS84 坐標系。

ESRI GeoDatabase

作為一種 shp 替代品,GeoDatabase 格式完全稱職。但是它並不開源,且數據格式為 ArcGIS 專有。

特點:

  • 面向對象的數據存儲格式
  • 存儲介質是多個散列文件
  • 支持極為復雜的數據模型
  • 專有格式且是閉源格式


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