GDAL 的内置矢量工具集ogr的详解使用
GDAL 的内置矢量工具集ogr的详解使用
- 1，GDAL简介
- 2，OGR 的主要功能
- 3，常用 OGR 命令行工具
- 3.1. ogrinfo：矢量数据结构与元数据查看工具
- 3.2. ogr2ogr：核心的矢量处理工具
- 3.3. ogrlineref：线性参考系统处理工具
- 3.4. ogrmerge.py：批量矢量数据合并工具
- 4，总结
1，GDAL简介
在 GDAL（Geospatial Data Abstraction Library） 里，实际上分为两个部分：
- GDAL (Geospatial Data Abstraction Library)
核心负责 栅格数据（Raster） 的读写与处理，例如 GeoTIFF、NetCDF、IMG、DEM 等。
提供 gdal_translate、gdalwarp、gdalinfo 等命令行工具。
- OGR (OpenGIS Simple Features Reference Implementation)
最初是独立项目（OGR Simple Features Library），后来合并进 GDAL。
主要负责 矢量数据（Vector） 的读写和操作，例如 Shapefile、GeoJSON、GPKG、PostGIS、KML 等。
2，OGR 的主要功能
GDAL 的矢量处理能力主要来自其子库 OGR，支持的格式包括 Shapefile、GeoJSON、GPKG、PostGIS、CSV 等数十种。GDAL 2.x 之后，栅格和矢量的处理能力统一到一个框架中，命令行工具前缀统一为 ogr 或 gdal 开头。
提供 ogr2ogr、ogrinfo 等命令行工具。
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数据读写：支持上百种矢量格式（Shapefile、GeoJSON、KML、GPKG、PostGIS…）。
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数据转换：通过 ogr2ogr 进行格式转换、坐标投影转换。
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几何操作：缓冲区、相交、并集、差分、裁剪等（部分功能借助 GEOS）。
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属性操作：字段增删改、筛选（SQL-like 语法）。
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空间查询：支持 OGRSQL、SQLite SQL（结合 -dialect SQLite）。
3，常用 OGR 命令行工具
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ogrinfo → 查看矢量文件基本信息
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ogr2ogr → 矢量数据转换、投影、裁剪、抽取子集
3.1. ogrinfo：矢量数据结构与元数据查看工具
用于查看数据集中的图层、字段、要素数量、几何类型等基本信息，是掌握数据结构的第一步。
常用参数：
| 参数 | 功能 |
|---|---|
| -so | 仅显示图层结构信息，不显示要素 |
| -al | 显示所有图层和要素信息 |
| -where <条件> | 属性过滤 |
| -geom=NO | 不输出几何字段 |
| -sql “<SQL语句>” | 使用 SQL 语句查看示例：ogrinfo -al -so path.gpkg |
说明：查看 GeoPackage 中所有图层的字段信息与空间参考。
示例：
ogrinfo -al -so path.gpkg
说明：查看 GeoPackage 中所有图层的字段信息与空间参考。
3.2. ogr2ogr：核心的矢量处理工具
ogr2ogr 是 GDAL 中最核心、最灵活的矢量处理工具，支持：
- 矢量数据格式转换（如 SHP 转 GeoJSON）
- 坐标参考系转换
- 属性字段过滤与提取
- 几何处理（裁剪、缓冲、简化、修复）
- 字段操作与子集提取
- 多图层合并与输出控制
常用参数说明：
| 参数 | 功能 |
|---|---|
| -f <格式> | 指定输出格式，如 “GeoJSON”、“GPKG” |
| -t_srs | 指定目标投影坐标系（如 EPSG:4326） |
| -where <条件> | 属性过滤条件（SQL 语法） |
| -spat xmin ymin xmax ymax | 空间过滤框 |
| -sql “<SQL语句>” | 自定义 SQL 查询处理 |
| -dialect <SQL类型> | 指定 SQL 方言，如 sqlite |
| -simplify <距离> | 简化几何，单位与数据坐标系一致 |
| -makevalid | 对无效几何进行修复 |
| -overwrite | 覆盖已有输出图层 |
| -append | 向已有图层追加要素 |
示例 1：格式转换
ogr2ogr -f "GeoJSON" output.geojson input.shp
说明：将 input.shp 转换为 GeoJSON 格式，并输出为 output.geojson。
示例 2：属性过滤提取子集
ogr2ogr -where "Population > 100000" bigcities.shp cities.shp
说明：提取属性字段 Population 大于 10 万的要素，生成新的 Shapefile bigcities.shp。
示例 3：投影转换
ogr2ogr -t_srs EPSG:4326 reprojected.shp input.shp
说明：将 input.shp 的投影转换为 WGS84 (EPSG:4326)，生成 reprojected.shp。
示例 4：几何简化
ogr2ogr -simplify 100 simplified.shp input.shp
说明：将 input.shp 中的几何按 100 米简化，输出为 simplified.shp，适用于大比例尺地图渲染。
示例 5：SQL 几何缓冲操作
ogr2ogr buffer.shp input.shp -dialect sqlite -sql "SELECT ST_Buffer(geometry, 500) AS geometry FROM input"
说明：对每个要素缓冲 500 米，输出缓冲区结果为 buffer.shp，适用于影响范围分析。
示例 6：几何修复
ogr2ogr -makevalid valid.shp invalid_input.shp
说明：修复无效几何（如自相交）并输出为 valid.shp，可用于空间分析前的预处理。
3.3. ogrlineref：线性参考系统处理工具
用于处理线性参考（Linear Referencing）相关的任务，创建一个线性引用—一个包含特殊长度段（例如，以引用单位为 1km）的文件，并从该文件中获取坐标、线性引用距离或子线（子路径）。
常用参数：
| 参数 | 功能 |
|---|---|
| -create | 创建线性参考 |
| -p <参考图层> | 到线性参考点的路径（例如道路里程碑） |
| -pm <位置字段名称>` | 沿路径距离的字段名称（例如里程碑值） |
示例：
// 从路线线图层、公里桩点图层创建线性参考
ogrlineref -create -l paths.shp -p mstones.shp -pm pos -o parts.shp -s 100
// 输出：线性参考文件parts.shp// 计算指定点公里数
ogrlineref -get_pos -r parts.shp -x -1.4345 -y 51.9497 -quiet
// 输出：15977.724709// 计算指定距离出的点坐标
ogrlineref -get_coord -r parts.shp -m 15977.724709 -quiet
// 输出：-1.435097,51.950080,0.000000// 按起始距截取部分路线
ogrlineref -get_subline -r parts.shp -mb 13300 -me 17400 -o output.shp
// 输出：output.shp
3.4. ogrmerge.py：批量矢量数据合并工具
适用于将多个 Shapefile、GeoJSON 等合并为一个图层或多个图层，需要使用 python 命令调用。
常用参数：
| 参数 | 功能 |
|---|---|
| -o <输出路径> | 输出文件 |
| -single | 合并为单图层 |
| -f <格式> | 输出格式，如 GPKG、ESRI Shapefile |
| -nln <图层名> | 指定输出图层名 |
示例：
python ogrmerge.py -o merged.gpkg -single -f GPKG ./province/*.shp
说明：将 ./province/ 文件夹下的所有 Shapefile 合并为一个 GPKG 文件中的单一图层。
4，总结
GDAL 的矢量工具集以其轻量、高效、脚本化的优势，为 GIS 数据处理提供了强有力的支撑。特别是 ogr2ogr，几乎覆盖了从预处理、格式标准化、空间分析、再到数据发布的全流程，是 GIS 开发者与空间分析人员必学的工具。掌握这些工具，并结合批处理或 Python 脚本，可显著提升工作效率，为构建自动化、标准化的数据处理链条奠定基础。
“人的一生会经历很多痛苦，但回头想想，都是传奇”。