GeoJSON到底是什么格式？一文搞懂GIS数据转换与应用（附：WebGIS开发实战源码）

作者： GIS研习社更新时间：2026-02-14 08:30:02 分类：编程与开发

引言：GIS开发者的“数据格式焦虑”

对于许多前端开发者或GIS初学者来说，处理地理空间数据往往是一场噩梦。当你拿到一个来自客户或不同系统的地图数据时，经常会遇到格式不兼容、坐标系混乱、解析困难等问题。特别是当Web应用需要轻量级、易解析的JSON格式时，传统的Shapefile或KML往往显得笨重且难以直接集成。

GeoJSON正是为了解决这些痛点而生的标准格式。它基于JSON语法，不仅易于阅读和编写，还天然支持Web环境，成为WebGIS开发中的“通用语言”。本文将深入解析GeoJSON的结构与应用，并提供从数据转换到Web开发的实战技巧，帮助你彻底掌握这一核心技术。

一、GeoJSON的核心概念与结构解析

GeoJSON是一种基于JSON标准的地理空间数据交换格式。它不仅能描述地理特征（如点、线、面），还能包含非空间的属性信息。由于其轻量级和结构化的特点，它已成为现代WebGIS开发的首选格式。

GeoJSON与传统GIS格式对比

为了更直观地理解GeoJSON的优势，我们可以将其与常见的Shapefile和KML格式进行对比：

特性	GeoJSON	Shapefile	KML
文件结构	单文件（.json/.geojson）	多文件（.shp, .shx, .dbf等）	单文件（.kml）
可读性	极高（纯文本JSON）	低（二进制，需专用软件）	中等（XML格式）
Web兼容性	原生支持（JavaScript易解析）	差（需转换）	需解析库
坐标系	默认WGS84（EPSG:4326）	可自定义（需.prj文件）	默认WGS84

GeoJSON的层级结构

一个标准的GeoJSON对象通常包含以下几个核心层级：

FeatureCollection：特征集合，是GeoJSON的根对象，包含多个Feature。
Feature：单个地理特征，包含几何体（Geometry）和属性（Properties）。
Geometry：几何对象，定义形状（Point, LineString, Polygon等）。
Properties：属性数据，存储非空间信息（如名称、数值）。

{
  "type": "FeatureCollection",
  "features": [
    {
      "type": "Feature",
      "geometry": {
        "type": "Point",
        "coordinates": [116.4074, 39.9042]
      },
      "properties": {
        "name": "北京",
        "population": 21540000
      }
    }
  ]
}

二、GIS数据转换实战：从Shapefile到GeoJSON

在实际项目中，我们经常需要将传统的Shapefile或CAD数据转换为GeoJSON以便在Web端使用。以下是两种常用的转换方法。

方法一：使用QGIS进行可视化转换（推荐新手）

QGIS是一款开源的桌面GIS软件，操作简单且免费。以下是具体步骤：

加载数据：打开QGIS，将Shapefile文件拖拽到主窗口中。
导出数据：右键点击图层，选择“导出” > “另存为...”。
选择格式：在格式列表中选择“GeoJSON”。
设置坐标系：确保目标CRS设置为EPSG:4326（WGS84），这是Web地图的标准坐标系。
保存文件：点击“确定”即可生成GeoJSON文件。

这种方法无需编写代码，适合快速处理单个或少量文件。

方法二：使用Python脚本批量转换（适合批量处理）

如果你需要处理大量数据，使用Python的geopandas库会更加高效。以下是一个简单的脚本示例：

import geopandas as gpd

# 读取Shapefile
gdf = gpd.read_file('path/to/your/file.shp')

# 转换坐标系（如果需要）
gdf = gdf.to_crs(epsg=4326)

# 导出为GeoJSON
gdf.to_file('output.geojson', driver='GeoJSON')

print("转换完成！")

这段代码不仅完成了格式转换，还确保了坐标系的统一，非常适合自动化数据处理流程。

三、WebGIS开发实战：在Leaflet中加载GeoJSON

在Web端展示GeoJSON数据，Leaflet是最轻量且流行的地图库之一。以下是一个完整的实战源码示例，展示如何加载并渲染GeoJSON数据。

基础代码示例

创建一个HTML文件，引入Leaflet库，并编写以下JavaScript代码：

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
  <title>GeoJSON Leaflet 示例</title>
  <link rel="stylesheet" href="https://unpkg.com/leaflet@1.7.1/dist/leaflet.css" />
  <style> #map { height: 500px; } </style>
</head>
<body>
  <div id="map"></div>

  <script src="https://unpkg.com/leaflet@1.7.1/dist/leaflet.js"></script>
  <script>
    // 初始化地图
    var map = L.map('map').setView([39.9042, 116.4074], 5);

    // 添加底图
    L.tileLayer('https://{s}.tile.openstreetmap.org/{z}/{x}/{y}.png', {
      attribution: '© OpenStreetMap contributors'
    }).addTo(map);

    // 模拟GeoJSON数据（实际项目中可使用fetch获取外部文件）
    var geoJsonData = {
      "type": "FeatureCollection",
      "features": [
        {
          "type": "Feature",
          "geometry": {
            "type": "Point",
            "coordinates": [116.4074, 39.9042]
          },
          "properties": {
            "name": "北京"
          }
        }
      ]
    };

    // 加载GeoJSON并添加到地图
    L.geoJSON(geoJsonData, {
      onEachFeature: function (feature, layer) {
        if (feature.properties && feature.properties.name) {
          layer.bindPopup(feature.properties.name);
        }
      }
    }).addTo(map);
  </script>
</body>
</html>

这段代码展示了如何将GeoJSON数据直接渲染为地图上的点，并添加了弹窗交互。你可以将geoJsonData替换为实际文件路径，通过AJAX请求加载外部GeoJSON文件。

四、扩展技巧：优化GeoJSON性能的高级方法

虽然GeoJSON易于使用，但在处理大规模数据（如数万个点）时，直接加载会导致页面卡顿。以下是两个不为人知的优化技巧。

技巧一：使用GeoJSON的简化（Simplification）

对于复杂的多边形数据，可以通过算法简化几何体，减少顶点数量，从而显著减小文件体积。在Leaflet中，可以使用leaflet-simplify插件，或者在数据预处理阶段使用Python的shapely库进行简化。

from shapely.geometry import shape
from geojson import load

with open('large_file.geojson') as f:
    data = load(f)

# 简化多边形，tolerance值越大，简化程度越高
simplified = shape(data['features'][0]['geometry']).simplify(tolerance=0.01)

print(f"原始顶点数: {len(shape(data['features'][0]['geometry']).coords)}")
print(f"简化后顶点数: {len(simplified.coords)}")

技巧二：坐标系的陷阱与处理

GeoJSON标准规定必须使用WGS84坐标系（EPSG:4326）。然而，国内许多数据源自国家2000坐标系（CGCS2000）或其他投影系统。直接使用会导致位置偏移。

解决方案：在转换前，务必使用工具（如QGIS或GDAL）进行坐标投影变换。如果数据用于高精度应用，建议使用专业的坐标转换库（如proj4js）在前端进行实时校正。

五、FAQ：用户最常搜索的问题

以下是针对GeoJSON的三个常见问题及其解答，有助于解决开发中的具体疑惑。

1. GeoJSON和TopoJSON有什么区别？

GeoJSON是通用的地理数据交换格式，每个几何对象都是独立存储的，导致数据冗余（如相邻的多边形会重复存储边界线）。TopoJSON则是GeoJSON的扩展，它将拓扑结构提取出来，共享边和顶点，通常能将文件体积减小60%-80%。TopoJSON更适合大数据量的可视化，但解析起来比GeoJSON稍复杂。

2. GeoJSON文件太大，导致浏览器崩溃怎么办？

这是WebGIS开发中的常见问题。解决方法包括：
1. 数据分片（Tiling）：将大数据集切分为多个小文件，根据地图缩放级别动态加载。
2. 后端渲染：使用GeoServer或MapServer将数据渲染为图片瓦片（WMS），减轻前端负担。
3. 数据简化：如上文所述，通过简化几何体减少数据量。