mdb转gdb实现过程介绍（2）三种方式实现GDB数据库的读、写，并将实现方式与ArcGIS环境共存配置

一、内容提示

        通过解析mdb地理数据库，获取了图层之间的组织结构、空间参考、表字段属性等信息。

        下一步，就是将数据输出到GDB中。

        下面详细介绍python3.9版本，读写GDB数据的方法：

        （1）使用ArcPy创建GDB、读写GDB；

        （2）使用osgeo创建、读写GDB；

        （3）使用fiona、geopandas创建、读写GDB；

        （4）将osgeo或geopandas模块添加到自定义模块，实现其与ArcGIS环境的共存

        MDB转出为GDB，涉及的内容比较多，尤其是需要开源实现。每一篇文章的内容篇幅都很长，希望对大家有帮助。

        （1）mdb（个人地理数据库）转shape file其实并不简单

        （2）mdb转gdb实现过程介绍（1）mdb地理数据库结构解析和gdb库的创建

二、FileGDB驱动

        GDB是Esri开发的一种地理数据库格式，它旨在存储和管理地理空间数据。GDB可以包含矢量数据、栅格数据、拓扑数据、地图符号化信息以及数据集之间的关联关系等。

        GDB作为Esri的一种地理数据库格式，并非完全开源，它提供了开放式的文件规范和API，在一定程度上允许与其他软件集成和交互。

        在以往（python<3.9），都是通过配置FileGDB驱动，实现对GDB数据的读写。

        在使用习惯上，一般有两种办法：

        （1）通过安装GDAL的方式添加FileGDB驱动

        一般是通过osgeo中的ogr实现GDB文件的读写，需要拷贝FileGDBAPI.dll至python安装目录下的“\Lib\site-packages\osgeo”；

        FileGDBAPI.dll下载地址：

            https://github.com/Esri/file-geodatabase-api

        GDAL的whl文件下载地址：

            https://github.com/cgohlke/geospatial-wheels/releases

        GDAL 3.x 版本，还需要把gdalplugins\disabled中的ogr_FileGDB.dll移动到gdalplugins目录；

GDAL 2.x版本，修改osgeo/__init__.py文件：注释15行，取消注释17行，如下：

# __init__ for osgeo package.# unofficial Windows binaries: set GDAL environment variables if necessaryimport ostry:    _here = os.path.dirname(__file__)    if _here not in os.environ['PATH']:        os.environ['PATH'] = _here + ';' + os.environ['PATH']    if 'GDAL_DATA' not in os.environ:        os.environ['GDAL_DATA'] = os.path.join(_here, 'data', 'gdal')    if 'PROJ_LIB' not in os.environ:        os.environ['PROJ_LIB'] = os.path.join(_here, 'data', 'proj')    if 'GDAL_DRIVER_PATH' not in os.environ:        #pass        # uncomment the next line to enable plugins        os.environ['GDAL_DRIVER_PATH'] = os.path.join(_here, 'gdalplugins')except Exception:    passdel os

        （2）使用'fiona'引擎实现，一般是通过geopandas完成GDB文件的读写

        为了方便介绍，假设利用conda新建一个geopandas的虚拟环境，复制FileGDBAPI.dll文件，粘贴到利用conda新建的虚拟环境根目录下的Library\bin里。然后将ogr_FileGDB.dll这个文件放置于前面FileGDBAPI.dll同级目录下的gdalplugins目录中即可。

三、OpenFileGDB驱动

        前文对python的版本进行了高亮，这个版本的分水岭是3.9，现在对这个版本分界的原因做一个简单的说明。

        在python3.9版本，用前文的方法配置FileGDB驱动已经行不通了，而小编也尝试了多种方法，并没有成功。有成功配置FileGDB驱动的小伙伴，望指导。

        于是，我将方向转为配置OpenFileGDB驱动。

        关于FileGDB驱动与OpenFileGDB驱动的详细介绍，可以通过GDAL社区文档获的相关信息。文档地址为：https://gdal.org/

        （1）FileGDB驱动

• FileGDB驱动是用于ArcGIS File Geodatabase（FileGDB）格式的驱动程序，允许在GDAL/OGR库中读取和写入FileGDB数据。

• 这个驱动是专门为ArcGIS FileGDB格式设计的，是Esri提供的官方支持。

        （2） OpenFileGDB驱动

• OpenFileGDB驱动也是用于ArcGIS File Geodatabase（FileGDB）格式的驱动程序，但是它是GDAL/OGR库的一部分，提供了对FileGDB格式的开源支持。

• OpenFileGDB驱动允许在GDAL/OGR库中使用FileGDB数据，无需依赖ArcGIS软件。

        在python3.9版本之前，安装的fiona包含了'OpenFileGDB'驱动，OpenFileGDB就是gdal中默认自带的针对gdb文件的驱动，但其对应的值为'r'，说明它只能针对gdb文件进行读取。

        ArcGIS Pro 3.1版本，使用的Python版本是3.9.16。克隆的python环境，在安装了fiona后，惊奇的发现，其对OpenFileGDB的支持，已经是“raw”。

        但是，现实总是残酷的。要想通过fiona实现对gdb数据的写入，需要gdal的版本在3.6.0以上，而当前gdal的版本为3.4.0。报错信息如下：

        因此，现在的目标转为升级gdal版本到3.6.0以上。这时候，需要考虑的因素为：

• 若脚本需要封装为python工具箱，直接使用Pro的python环境或基于Pro克隆的python环境，是不让升级gdal版本的；（得另想办法）
• 若脚本后续不会使用到arcgis或arcpy模块，则直接安装3.6.0及以上的gdal版本即可；

四、3种GDB的创建、读写方法

4.1  ArcPy 创建、读写GDB数据

        使用ArcPy可以轻松地创建、读取和写入Geodatabase（GDB）数据。下面分别介绍如何创建GDB数据和如何读取/写入GDB数据，并附上示意代码。

        （1）创建GDB数据

        要创建GDB数据，可以使用CreateFileGDB_management函数。

import arcpy# 设置工作空间arcpy.env.workspace = r"C:\path\to\your\workspace"# 定义GDB名称和保存路径gdb_name = "MyGDB.gdb"gdb_path = arcpy.env.workspace# 创建GDBarcpy.CreateFileGDB_management(gdb_path, gdb_name)

        （2）读取GDB数据

        要读取GDB数据，可以使用ListFeatureClasses和ListTables函数来列出GDB中的要素类和表。

import arcpy# 设置工作空间arcpy.env.workspace = r"C:\path\to\your\workspace\MyGDB.gdb"# 获取要素类列表feature_classes = arcpy.ListFeatureClasses()# 获取表列表tables = arcpy.ListTables()# 打印要素类和表名print("Feature Classes:")for fc in feature_classes:    print(fc)print("\nTables:")for table in tables:    print(table)

        （3）写入GDB数据

        要写入GDB数据，可以使用相应的InsertCursor来插入新的要素或记录到要素类或表中。

import arcpy# 设置工作空间arcpy.env.workspace = r"C:\path\to\your\workspace\MyGDB.gdb"# 要素类路径fc_path = "MyFeatureClass"# 字段列表fields = ["Field1", "Field2"]# 创建InsertCursorwith arcpy.da.InsertCursor(fc_path, fields) as cursor:    # 插入新要素    cursor.insertRow(("Value1", "Value2"))

4.2  osgeo 创建、读写GDB数据

     安装gdal，使用osgeo的ogr实现GDB的创建、读写。

    步骤：

• 在python3.9版本中安装gdal3.8.4；
•  使用org创建、读写GDB数据；

        （1）安装GDAL3.8.4

        为了便于后续osgeo及其依赖迁移到自定义模块中，使用conda新建一个虚机环境。

        01 在python3.9中安装gdal

#在conda默认envs目录下创建虚拟环境osgeo-write-gdb-testconda create -n osgeo-write-gdb-test python=3.9 -c https://mirrors.sjtug.sjtu.edu.cn/anaconda/pkgs/main -y#conda在指定目录下创建虚拟环境osgeo-write-gdb-testconda create --prefix C:\ProgramData\Miniconda3\envs\osgeo-write-gdb-test python=3.9.16

        下载GDAL-3.8.4-cp39-cp39-win_amd64.whl，我们知道，https://www.lfd.uci.edu/~gohlke/pythonlibs/#lxml网站已经打不开了，而GDAL在CSDN上下载，又需要会员或积分，需要GDAL的，可到https://github.com/cgohlke/geospatial-wheels/releases中下载。

        安装gdal：GDAL-3.8.4-cp39-cp39-win_amd64.whl

pip install GDAL-3.8.4-cp39-cp39-win_amd64.whl

        （2） osgeo创建、读写gdb

        在解释器osgeo-write-gdb-test下，新建GDB和图层。

from osgeo import ogr, osr, gdal# 设置新的GDB文件路径gdb_file_path = './new_demo.gdb'# 创建数据驱动driver = ogr.GetDriverByName("OpenFileGDB")data_source = driver.CreateDataSource(gdb_file_path)if data_source is not None:    print("Successfully created GDB:", gdb_file_path)else:    print("Failed to create GDB:", gdb_file_path)# 获取并打印 GDAL 的版本信息print("GDAL Version:", gdal.__version__)# 创建数据驱动driver = ogr.GetDriverByName("OpenFileGDB")data_source = driver.Open(gdb_file_path, 1)  # 1 表示以写入模式打开数据源，如果数据源不存在则创建新的# 创建坐标系和图层if data_source is not None:    srs = osr.SpatialReference()    srs.ImportFromEPSG(4490)  # 你所需的 EPSG 编码    outLayer = data_source.CreateLayer("ds", srs=srs, geom_type=ogr.wkbPolygon)  # 创建图层    if outLayer is None:        print("Layer creation failed!")else:    print("OpenFileGDB driver is not available.")

        上述代码，在当前目录创建一个名为“new_demo”的gdb，并在该gdb中新建一个图层“ds”，执行结果如下：

4.3  fiona、geopandas 创建、读写GDB数据

        安装geopandas，分别使用geopandas和fiona实现GDB的创建、读写。

        步骤：

• 在python3.9版本中安装geopandas；
• 创建、读写GDB数据；

        （1） 安装geopandas

        为了便于后续geopandas及其依赖迁移到自定义模块中，使用conda新建一个虚机环境。

        01 在python3.9中安装geopandas

#在conda默认envs目录下创建虚拟环境geopandas-write-gdb-testconda create -n geopandas-write-gdb-test python=3.9 -c https://mirrors.sjtug.sjtu.edu.cn/anaconda/pkgs/main -y#conda在指定目录下创建虚拟环境geopandas-write-gdb-testconda create --prefix C:\ProgramData\Miniconda3\envs\geopandas-write-gdb-test python=3.9.16#安装geopandasconda install geopandas -c https://mirrors.sjtug.sjtu.edu.cn/anaconda/cloud/conda-forge -y

        （2） 创建、读写GDB数据

        01 使用geopandas创建、读写gdb

        在解释器geopandas-write-gdb-test下，新建GDB和图层。

import geopandas as gpdfrom shapely.geometry import Point, LineString, Polygondemo_point_layer = gpd.GeoDataFrame(    {        '数据字段测试': ['点要素测试数据字段测试'],        'geometry': [Point(0, 0)]    },    crs='EPSG:4326')demo_linestring_layer = gpd.GeoDataFrame(    {        '数据字段测试': ['线要素测试数据字段测试'],        'geometry': [LineString([(0, 0), (1, 1)])]    },    crs='EPSG:4326')demo_polygon_layer = gpd.GeoDataFrame(    {        '数据字段测试': ['面要素测试数据字段测试'],        'geometry': [Polygon([(0, 0), (1, 1), (1, 0)])]    },    crs='EPSG:4326')# 写出到示例gdb文件中demo_point_layer.to_file('./demo1.gdb', layer='点图层测试', driver='OpenFileGDB')demo_linestring_layer.to_file('./demo1.gdb', layer='线图层测试', driver='OpenFileGDB')demo_polygon_layer.to_file('./demo1.gdb', layer='面图层测试', driver='OpenFileGDB')

        上述代码，在当前目录创建一个名为“demo1”的gdb，并在该gdb中新建一个图层三个图层，执行结果如下：

        02 使用fiona创建、读写gdb

import fiona# 创建示例数据demo_polygon = {    'type': 'Polygon',    'coordinates': [[(0, 0), (1, 1), (1, 0), (0, 0)]]}# 设置文件路径gdb_file = './demo2.gdb'# 将投影数据文件添加到环境变量中# import os# os.environ["PROJ_LIB"] = "C:/proj"# 创建GDB文件和图层with fiona.open(gdb_file, 'w', driver='OpenFileGDB', crs='EPSG:4326', layer='polygon_layer', schema={'geometry': 'Polygon', 'properties': {}}) as layer:    layer.write({'geometry': demo_polygon, 'properties': {}})# 读取GDB数据with fiona.open(gdb_file, 'r', driver='OpenFileGDB') as layer:    for feature in layer:        print(feature)

        执行上述代码，会报错“fiona.errors.CRSError: The WKT could not be parsed. PROJ: proj_create_from_database: Cannot find proj.db”，如下所示：

        这个错误是fiona缺失投影数据的定义文件（通常是 proj 文件）引起的。可通过将proj文件夹添加到环境变量中解决。

        注意：

• 通过直接安装geopandas，不能获得proj 文件。需要安装GDAL后，在‘\Lib\site-packages\osgeo\data\proj’处获得，可在代码执行中自动将其添加到环境变量中解决；
• os.environ["PROJ_LIB"] 添加的proj路径，不能包含中文；

import osos.environ["PROJ_LIB"] = "C:/proj"

        生成的gdb如下：

五、osgeo、fiona、geopandas 开源读、写gdb，如何与Arcpy环境共存？

        前面我们通过开源的方式实现了对GDB的创建和读写，但是都是在原生安装GDAL和Geopandas的虚机环境中。

        如果我们需要调用arcpy或arcgis模块，或后期将脚本封装为工具，就需要将实现gdb读、写实现的模块放到自定义模块中，并实现其与ArcGIS环境的共存。

        步骤：

        （1）创建自定义模块，将开源读写gdb的模块置于其中；

        （2）使用ogr创建gdb，并使用arcpy获取图层列表；

        （3）使用fiona创建gdb，并使用arcpy获取图层列表；

        （4）使用geopandas创建gdb，并使用arcpy获取图层列表。

5.1  将开源实现读、写gdb，组织到自定义模块中

        这部分非常重要。我们知道，ArcGIS Pro的python环境是不允许我们添加包的，而我们为了添加包，就需要克隆python环境，再在克隆环境中添加包。但是我们会碰到非常尴尬的两个问题：

        （1）安装的包可能与克隆环境内的包版本冲突，导致无法正常安装或后续莫名其妙的错误；

        （2）当我们基于Pro自定义python工具箱后，那些我们定义的工具，可能在克隆环境中添加了第三方包，这在部署和推广使用时，带来了很大的不便。

        01 将gdal添加到自定义模块

        我们在通过conda创建的虚拟环境osgeo-write-gdb-test中，安装GDAL-3.8.4-cp39-cp39-win_amd64.whl，在site-packages文件夹下，能看到我们已经安装的包或模块。如下图：

        我们将上图中绿框中的三个文件夹，拷贝至我们自定义的文件夹“myosgeo”中，并在myosgeo文件夹下创建__init__.py。如下图：

在__init__.py文件夹中添加如下代码：​​​​​​

import os
import sys

# 获取当前模块所在目录的路径
module_dir = os.path.dirname(__file__)

# 将当前模块所在目录添加到sys.path中
sys.path.insert(0, module_dir)

        02 将geopandas添加到自定义模块

import osimport sys
# 获取当前模块所在目录的路径module_dir = os.path.dirname(__file__)
# 将当前模块所在目录添加到sys.path中sys.path.insert(0, module_dir)

        03 将geopandas添加到自定义模块

        我们在通过conda创建的虚拟环境geopandas-write-gdb-test中，site-packages文件夹下，将geopandas及其依赖的模块拷贝到“myenv"文件夹中，并添加__init__.py，__init__.py内的内容相同。

        拷贝的内容如下：

5.2  使用自定义模块中的ogr创建gdb，使用arcpy读取gdb

        测试示例代码如下：

from mygeos.osgeo import ogr, osr, gdalimport arcpy# 设置新的GDB文件路径gdb_file_path = './new_demo_arcpy.gdb'# 创建数据驱动driver = ogr.GetDriverByName("OpenFileGDB")data_source = driver.CreateDataSource(gdb_file_path)if data_source is not None:    print("Successfully created GDB:", gdb_file_path)else:    print("Failed to create GDB:", gdb_file_path)# 获取并打印 GDAL 的版本信息print("GDAL Version:", gdal.__version__)# 创建数据驱动driver = ogr.GetDriverByName("OpenFileGDB")data_source = driver.Open(gdb_file_path, 1)  # 1 表示以写入模式打开数据源，如果数据源不存在则创建新的# 创建坐标系和图层if data_source is not None:    srs = osr.SpatialReference()    srs.ImportFromEPSG(4490)  # 你所需的 EPSG 编码    outLayer = data_source.CreateLayer("使用自定义ogr创建的测试图层", srs=srs, geom_type=ogr.wkbPolygon)  # 创建图层    if outLayer is None:        print("Layer creation failed!")else:    print("OpenFileGDB driver is not available.")data_source = Nonearcpy.env.workspace = gdb_file_pathprint(arcpy.ListFeatureClasses())

        输出如下：

5.3  使用自定义模块中的geopandas创建gdb，使用arcpy读取gdb

        测试示例代码如下：

# -*-coding:utf-8-*-import arcpyfrom myenv import geopandas as gpdfrom myenv.shapely.geometry import Point, LineString, Polygondemo_point_layer = gpd.GeoDataFrame(    {        '数据字段测试': ['点要素测试数据字段测试'],        'geometry': [Point(0, 0)]    },    crs='EPSG:4326')demo_linestring_layer = gpd.GeoDataFrame(    {        '数据字段测试': ['线要素测试数据字段测试'],        'geometry': [LineString([(0, 0), (1, 1)])]    },    crs='EPSG:4326')demo_polygon_layer = gpd.GeoDataFrame(    {        '数据字段测试': ['面要素测试数据字段测试'],        'geometry': [Polygon([(0, 0), (1, 1), (1, 0)])]    },    crs='EPSG:4326')# 写出到示例gdb文件中demo_point_layer.to_file('./demo_geopandas.gdb', layer='gdf点图层自定义模块测试', driver='OpenFileGDB')demo_linestring_layer.to_file('./demo_geopandas.gdb', layer='gdf线图层自定义模块测试', driver='OpenFileGDB')demo_polygon_layer.to_file('./demo_geopandas.gdb', layer='gdf面图层自定义模块测试', driver='OpenFileGDB')data_source = Nonearcpy.env.workspace = './demo_geopandas.gdb'print(arcpy.ListFeatureClasses())

        输出如下：

5.4  使用自定义模块中的fiona创建gdb，使用arcpy读取gdb

        测试示例代码如下：

from myenv import fionaimport arcpy# 创建示例数据demo_polygon = {    'type': 'Polygon',    'coordinates': [[(0, 0), (1, 1), (1, 0), (0, 0)]]}# 设置文件路径gdb_file = './demo_fiona.gdb'import osos.environ["PROJ_LIB"] = "C:/proj"# 创建GDB文件和图层with fiona.open(gdb_file, 'w', driver='OpenFileGDB', crs='EPSG:4326', layer='fiona开源自定义模块测试', schema={'geometry': 'Polygon', 'properties': {}}) as layer:    layer.write({'geometry': demo_polygon, 'properties': {}})# 读取GDB数据with fiona.open(gdb_file, 'r', driver='OpenFileGDB') as layer:    for feature in layer:        print(feature)data_source = Nonearcpy.env.workspace = './demo_fiona.gdb'print(arcpy.ListFeatureClasses())

        输出如下：