11.5 GADM: 全球行政区划数据库

GADM主页https://gadm.org/

GADM,全称Database of Global Administrative Areas,是一个高精度的全球行政区划数据库。其包含了全球所有国家和地区的国界、省界、市界、区界等多个级别的行政区划边界数据。

11.5.1 数据下载

GADM提供了两种下载方式:

  1. 下载全球所有国家和地区的所有数据 https://gadm.org/download_world.html
  2. 按国家下载 https://gadm.org/download_country_v3.html

推荐只下载自己需要的国家的数据。

需要说明的是,GADM 中对country 的定义为“any entity with an ISO country code”。因而如果想要下载完整的中国数据,实际上需要下载China、Hong Kong、Macao和Taiwan 四个数据。

11.5.2 数据格式及转换

对于每个数据,GADM提供了5种不同的格式:

  • Geopackage:可以被GDAL/OGR、ArcGIS、QGIS等软件读取
  • Shapefile:可直接用于ArcGIS等软件
  • KMZ:可直接在Google Earth中打开
  • R (sp):可直接用于R语言绘图
  • R (sf):可直接用于R语言绘图

如果在安装GMT时,GMT已经正确链接了GDAL库,则Shapefile格式的数据可以直接用于绘图。实际绘图时,可能只想要一小部分数据(比如某个省的省界),这种情况下,则需要将数据转换成纯文本文件,以方便从数据中提取出需要的部分。

GDAL 的 ogr2ogr 可以实现多种地理数据格式之间的互相转换。该软件的安装及介绍见 GDAL/OGR: 地理空间数据格式转换神器。本文使用的是 GDAL 2.4.0,其他版本的GDAL可能用法略有不同。

Geopackage转GMT

以China数据为例,解压得到文件 gadm36_CHN.gpkg。使用如下命令查看文件的信息:

$ ogrinfo gadm36_CHN.gpkg
INFO: Open of `gadm36_CHN.gpkg'
      using driver `GPKG' successful.
1: gadm36_CHN_0 (Multi Polygon)
2: gadm36_CHN_1 (Multi Polygon)
3: gadm36_CHN_2 (Multi Polygon)
4: gadm36_CHN_3 (Multi Polygon)

可以看到Geopackage文件中包含了四个文件,使用如下命令(注意其中的一对单引号)将其转换为GMT可识别的格式:

ogr2ogr -f OGR_GMT '' gadm36_CHN.gpkg gadm36_CHN_0
ogr2ogr -f OGR_GMT '' gadm36_CHN.gpkg gadm36_CHN_1
ogr2ogr -f OGR_GMT '' gadm36_CHN.gpkg gadm36_CHN_2
ogr2ogr -f OGR_GMT '' gadm36_CHN.gpkg gadm36_CHN_3

同理,对Hong Kong、Macao和Taiwan的数据做同样的处理即可。最终得到以 .gmt 结尾的数据12个,其中 CHN 四个、HKG 两个、MAC 三个、TWN 三个。

Shapefile转GMT

以 China 数据为例,将下载的ZIP压缩包解压会得到一堆文件,其中 gadm36_CHN_[0123].shp 是真正需要的4个Shapefile的数据文件。

使用如下命令即可将Shapefile转换为GMT可识别的格式:

ogr2ogr -f OGR_GMT gadm36_CHN_0.gmt gadm36_CHN_0.shp
ogr2ogr -f OGR_GMT gadm36_CHN_1.gmt gadm36_CHN_1.shp
ogr2ogr -f OGR_GMT gadm36_CHN_2.gmt gadm36_CHN_2.shp
ogr2ogr -f OGR_GMT gadm36_CHN_3.gmt gadm36_CHN_3.shp

对于 Hong Kong、Macao、Taiwan 的数据做类似操作。最终得到以 .gmt 结尾的数据12个,其中 CHN 四个、HKG 两个、MAC 三个、TWN 三个。

11.5.3 数据分级

提取得到的数据文件的文件名类似 gadm36_CHN_0.gmt,其中 CHN 为国家/地区代码,0 表示行政等级。

以中国数据为例,其数据包含了四个等级:

  • 0级:即国界
  • 1级:即省界
  • 2级:即市界
  • 3级:即区界

对于Hong Kong而言,则只包含0级和1级边界。

11.5.4 使用示例

中国全图

绘制中国全图需要前面提取出的四个 0 级数据。

#!/bin/bash
PS=gadm_level0.ps

gmt psxy -JM15c -R72/136/15/54 -T -K -P > $PS
gmt psxy -J -R gadm36_CHN_0.gmt -K -O >> $PS
gmt psxy -J -R gadm36_HKG_0.gmt -K -O >> $PS
gmt psxy -J -R gadm36_MAC_0.gmt -K -O >> $PS
gmt psxy -J -R gadm36_TWN_0.gmt -K -O >> $PS
gmt psxy -J -R -T -O >> $PS

绘图效果如下:

../../_images/gadm_level0.png

1 级行政区划/省界

代码与上面的代码几乎一样,此处使用了中国的一级数据和香港、台湾、澳门的0级数据。

#!/bin/bash
PS=gadm_level1.ps

gmt psxy -JM15c -R72/136/15/54 -T -K -P > $PS
gmt psxy -J -R gadm36_CHN_1.gmt -K -O >> $PS
gmt psxy -J -R gadm36_HKG_0.gmt -K -O >> $PS
gmt psxy -J -R gadm36_MAC_0.gmt -K -O >> $PS
gmt psxy -J -R gadm36_TWN_0.gmt -K -O >> $PS
gmt psxy -J -R -T -O >> $PS

绘图效果如下:

../../_images/gadm_level1.png

此处绘制了全国所有省的省界数据。如果只想要绘制某个省的省界数据,可以用文本编辑器打开CHN的一级数据文件,在注释行中有清晰地标记出每段数据是哪个省的边界,因而可以很方便地提取出来。

11.5.5 2 级行政区划/市界

2 级数据中包含了全国所有的市级边界。此处以安徽省为例,用文本编辑器打开 gadm36_CHN_2.gmt,从中提取安徽相关的数据保存到文件 gadm36_CHN_Anhui_2.gmt 中,绘图效果如下:

gmt psxy -JM10c -R114/120/29/35 gadm36_CHN_Anhui_2.gmt -P > gadm_level2.ps

绘图效果如下:

../../_images/gadm_level2.png

11.5.6 许可协议

GADM的许可协议 表明该数据可以免费用于学术和非商业用途,可以利用该数据绘制学术出版物的地图,但禁止重新分发或商业用途。

11.5.7 备注

GADM提供的中国国界数据不一定符合中国的领土主张,省界、市界、区界等数据也不一定能够是最新的版本,在正式刊物中发表使用此类数据的图件时需要谨慎。