GDAL之OGR入门–OGR体系结构

GDAL(Geospatial Data Abstraction Library)是一个在X/MIT许可协议下的开源栅格空间数据转换库。它利用抽象数据模型来表达所支持的各种文件格式。它还有一系列命令行工具来进行数据转换和处理。

OGR是GDAL项目的一个分支，功能与GDAL类似，只不过它提供对矢量数据的支持。

有很多著名的GIS类产品都使用了GDAL/OGR库，包括ESRI的ArgGIS
9.2，Google Earth和跨平台的GRASS GIS系统。

利用GDAL/OGR库，可以使基于Linux的地理空间数据管理系统提供对矢量和栅格文件数据的支持。

1 .
GDAL

GDAL提供对多种栅格数据的支持，包括Arc/Info ASCII Grid(asc)，GeoTiff
(tiff)，Erdas Imagine Images(img)，ASCII DEM(dem)等格式。

GDAL使用抽象数据模型(abstract data model)来解析它所支持的数据格式，抽象数据模型包括数据集(dataset)，坐标系统，仿射地理坐标转换(Affine
Geo Transform)，
大地控制点(GCPs)，元数据(Metadata)，栅格波段(Raster
Band)，颜色表(Color Table)，子数据集域(Subdatasets
Domain)，图像结构域(Image_Structure Domain)，XML域(XML:Domains)。

GDAL的核心类结构设计如图所示：

  
其中的类说明如下：

    GDALMajorObject类：带有元数据的对象。

    GDALDdataset类：通常是从一个栅格文件中提取的相关联的栅格波段集合和这些波段的元数据；GDALDdataset也负责所有栅格波段的地理坐标转换(georeferencing
transform)和坐标系定义。

    GDALDriver类：文件格式驱动类，GDAL会为每一个所支持的文件格式创建一个该类的实体，来管理该文件格式。

    GDALDriverManager类：文件格式驱动管理类，用来管理GDALDriver类。

2.
OGR

OGR提供对矢量数据格式的读写支持，它所支持的文件格式包括：ESRI Shapefiles，
S-57， SDTS， PostGIS，Oracle
Spatial， Mapinfo mid/mif， Mapinfo TAB。

       1)OGR体系结构

OGR包括如下几部分：

Geometry：类Geometry (包括OGRGeometry等类)封装了OpenGIS的矢量数据模型，并提供了一些几何操作，WKB(Well
Knows Binary)和WKT(Well Known Text)格式之间的相互转换，以及空间参考系统(投影)。

Spatial Reference：类OGRSpatialReference封装了投影和基准面的定义。

Feature：类OGRFeature封装了一个完整feature的定义，一个完整的feature包括一个geometry和geometry的一系列属性。

Feature Definition：类OGRFeatureDefn里面封装了feature的属性，类型、名称及其默认的空间参考系统等。一个OGRFeatureDefn对象通常与一个层(layer)对应。

Layer：类OGRLayer是一个抽象基类，表示数据源类OGRDataSource里面的一层要素(feature)。

Data Source：类OGRDataSource是一个抽象基类，表示含有OGRLayer对象的一个文件或一个数据库。

Drivers：类OGRSFDriver对应于每一个所支持的矢量文件格式。类OGRSFDriver由类OGRSFDriverRegistrar来注册和管理。

      2) OGR的Geometry模型

OGR的Geometry模型是建立在OpenGIS的简单要素数据模型之上的。如下图所示：

                   图–OGR的Geometry模型关系图

OpenGIS的简单要素数据模型，其关系图如下所示：

            图–OpenGIS的简单要素数据模型

由上面两图的对比，可以清楚的看到，OGR的Geometry模型是严格遵循OpenGIS的简单要素数据规范的。OGR的Geometry模型不仅在继承体系上与OpenGIS的简单要素数据模型一致，在函数接口上也向其靠拢，从基本的获取Geometry对象信息的方法如Dimension ( )、GeometryType ( )、SRID ( )、Envelope( )、AsText( )、Boundary( )等到判定空间未知关系的方法如Equals(anotherGeometry:Geometry)、Disjoint(anotherGeometry:Geometry)、

Intersects(anotherGeometry:Geometry)、Touches(anotherGeometry:Geometry)等都是符合其标准的。

      3）OGR的API使用范例

以下C++示例代码展示了使用OGR的API来读取矢量数据。

#include "ogrsf_frmts.h"

int main()
{
    //注册所有的文件格式驱动
    OGRRegisterAll();

    //打开point.shp文件
    OGRDataSource *poDS = OGRSFDriverRegistrar::Open( "point.shp", FALSE );

    //获取点层
    OGRLayer *poLayer = poDS->GetLayerByName( "point" );

    OGRFeature *poFeature;

    //重置该层，确保从层的开始读取数据
    poLayer->ResetReading();

    while ( (poFeature = poLayer->GetNextFeature()) != NULL )
    {
        //获取该层的属性信息
        OGRFeatureDefn *poFDefn = poLayer->GetLayerDefn();
        int iField;
        for ( iField = 0; iField < poFDefn->GetFieldCount(); iField++ ) {
     //获取某一个字段的信息
            OGRFieldDefn *poFieldDefn = poFDefn->GetFieldDefn( iField );
            if( poFieldDefn->GetType() == OFTInteger )
                printf( "%d,", poFeature->GetFieldAsInteger( iField ) );
        }
        OGRGeometry *poGeometry;

        //获取feature
        poGeometry = poFeature->GetGeometryRef();
 //用wkbFlatten宏把wkbPoint25D类型转换为wkbPoint类型
        if( poGeometry != NULL 
            && wkbFlatten(poGeometry->getGeometryType()) == wkbPoint )   {
            OGRPoint *poPoint = (OGRPoint *) poGeometry;
            printf( "%.3f,%3.f\n", poPoint->getX(), poPoint->getY() );
        }
        else
            printf( "no point geometry\n" );
        //销毁feature
        OGRFeature::DestroyFeature( poFeature );
    }
    //销毁数据源，以便关闭矢量文件
    OGRDataSource::DestroyDataSource( poDS );
}