基於 VS 2017 編譯 C/C++ 與 C# 均可用的 GDAL + Proj4

摘要： GISer們在實際學習與研究中經常會遇到這樣一個需求：基於C#開發程式介面（WinForm或者WPF），使用GDAL來實現讀寫GroTiff、地理空間資訊獲取、地理座標系轉換、地圖投影定義等功能。要想達到這一步，就必須首先打通C/C++編寫的GDAL與C#語言之間的連線通道，也即不僅要將GD...

GISer們在實際學習與研究中經常會遇到這樣一個需求：基於C#開發程式介面（WinForm或者WPF），使用GDAL來實現讀寫GroTiff、地理空間資訊獲取、地理座標系轉換、地圖投影定義等功能。要想達到這一步，就必須首先打通C/C++編寫的GDAL與C#語言之間的連線通道，也即不僅要將GDAL的C/C+原始碼編譯為應用程式擴充套件（.DLL）檔案，同時還需將Proj4的功能整合到GDAL中一起編譯。本文中，小編將整個編譯過程分為“4個準備工作階段”+“3個編譯階段”+“1個應用示例階段”，向大家講解如何使用Visual Studio 2017來實現這一目標。

小編的編譯結果

如下圖，圖1為編譯好的GDAL目錄，預設編譯到"C:\warmerda\bld"目錄下，圖2為C#程式所需的GDAL引用，共10個DLL檔案。當然這10個DLL檔案不是預設就是這樣位於某個目錄的，而是小編經將預設位於下文將講到的proj-5.0.2\src目錄下的proj.dll，上文所說的"C:\warmerda\bld\bin"下的gdal202.dll以及位於"C:\warmerda\bld\csharp"的8個DLL程式複製到了您當前所看到的目錄。

 準備工作——下載原始碼與程式

• 下載GDAL原始碼

小編這裡下載的是GDAL2.2.0版本，當然你也可以從網址：https://trac.osgeo.org/gdal/wiki/DownloadSource下載其他版本，小編一開是下載的是最新版本2.3.1，但是發現在./swig/gdal、./swig/ogr、./swig/osr等目錄下缺少很多C#原始碼檔案（*.cs）（其實這可能是需要你自行編譯），這會導致後邊只能編譯C/C++可用的GDAL，而無法編譯C#版本的GDAL。

• 下載Proj4原始碼

從網址https://proj4.org/download.html下載tar.gz壓縮格式的Proj4原始碼檔案，小編這裡下載的是最新版5.2.0版本。若是進入官網首頁https://proj4.org,則點選左側的“Download”連結即可進入下載頁面。

• 下載swig程式

從網址http://www.swig.org/download.html下載swig程式的壓縮檔案（解壓即可使用），小編這裡下載的是3.0.12。若是進入swig官網首頁http://www.swig.org/,則點選左側的“Download”連結，然後在加載出來的頁面http://www.swig.org/survey.html依次勾選“C#”和“Windows”，然後點選Submit，在加載出來的頁面https://oligarchy.co.uk/swigsurveyresponse.cgi點選“Download area”即可進入最終的下載頁面http://www.swig.org/download.html

準備工作——解壓原始碼檔案與程式

如下圖，您需要將下載的GDAL原始碼檔案、Proj4原始碼檔案和Swig程式檔案都解壓到一個您自己新建的目錄裡( 稍微注意下小編這裡對GDAL解壓的目錄處理 )。具體的步驟和所需下載的檔案版本，請務必詳細閱看下文。（這裡， 小編在桌面上新建了一個名為“compile_gdal_csharp2”資料夾，然後，將所需的檔案都解壓到了裡面 ，最終的目錄結構如下。）

準備工作——修改nmakep.opt檔案 中的4個地方

開啟gdal2.2.0根目錄下的nmake.opt檔案（可使用記事本、vs code、notepad++等軟體），需要修改的4個地方分別位於約48行、93行、203行和534行的位置。

（1）修改C/C++編譯器版本為VS2017的編譯器，即使得MSVC=1910（1900則是VS2015所使用的編譯器版本）,具體修改如下圖所示：

（2）修改SWIG的路徑為您swig.exe的完整路徑，此程式存在於解壓的.\swig-3.0.12\目錄下，因此可使用相對路徑，小編這裡使用的路徑便是相對路徑即..\swig-3.0.12\swig.exe，具體修改如下圖所示：

（3）修改編譯的目標平臺為64位（即X64），即將WIN64由NO改為YES，具體修改如下圖所示：

（4） 新增Proj.4的支援 ，即須取消註釋於編譯Proj4相關的命令，將命令改為可執行狀態，即只有“PROK_INCLUDE=..."和"PROJ_LIBARY=..."這兩行要都須取消註釋，如下兩幅圖為修改前後的nmake.opt配置檔案命令（ 其中，..\Proj5.0.2\src\proj_i.lib檔案需要在下文中，編譯好Proj4後才能在src目錄找到 ）：

準備工作——修改7個有錯誤的C#原始碼檔案

下面對4個C#原始碼檔案的修改其實就是刪除重複定義的函式。其中 OsrPINVOKE.cs原始檔在./gdal-2.2.0/swig/csharp/ogr和./gdal-2.2.0/swig/csharp/osr兩個目錄下均存在，因此兩個目錄下的OsrPINVOKE.cs原始檔都須修改。

（1）修改路徑（./gdal-2.2.0/swig/csharp/gdal）下的GdalPINVOKE.cs檔案，如下圖，開啟C#原始碼檔案GdalPINVOKE.cs,

（2）修改路徑（./gdal-2.2.0/swig/csharp/ogr)下的ogrPINVOKE.cs檔案，如下圖，開啟C#原始碼檔案OgrPINVOKE.cs,

（3）修改路徑（./gdal-2.2.0/swig/csharp/ogr)下的ogrPINVOKE.cs檔案，如下圖，開啟C#原始碼檔案OsrPINVOKE.cs：

（4）修改路徑（./gdal-2.2.0/swig/csharp/osr)下的osrPINVOKE.cs檔案，如下圖，開啟C#原始碼檔案OsrPINVOKE.cs：

下面對第（5）、 （6）、（7）的修改，實際上是更改資料型別， 一併可以歸納為，即在"GdalPINVOKE.BandUPCAST"、"GdalPINVOKE.DataUPCAST"和"GdalPINVOKE.DriverUPCAST"、 中間均加上“_SWIG” 。):

（5）分別修改路徑（./gdal-2.2.0/swig/csharp/gdal）下的Band.cs檔案(下圖分別你為 修改前（前者）和修改後（後者） 的原始碼：

（6）分別修改路徑（./gdal-2.2.0/swig/csharp/gdal）下的Data.cs檔案(下圖分別你為 修改前（前者）和修改後（後者） 的原始碼):

（7）分別修改路徑（./gdal-2.2.0/swig/csharp/gdal）下的Driver.cs檔案(下圖分別你為 修改前（前者）和修改後（後者） 的原始碼):

編譯階段——編譯Porj4原始碼

• 啟用“X64編譯環境”

如下圖所示，在windows開始選單開啟“適用於VS 2017的X64本機工具命令提示”（因為要編譯64位的GDAL，所以開啟“適用於VS 2017的X64本機工具命令提示”而不是“適用於VS 2017的X32本機工具命令提示”，下文中編譯C/C++原始碼編譯為C#依賴項時也須使用該命令互動環境）：

• 編譯proj4

（1） 必須先編譯Proj4，否則下邊編譯GDAL時，無法找在..\Proj-5.0.2\src目錄下到proj_i.lib檔案。 如下圖所示，使用cd命令進入.\Proj4-5.2.0目錄，並使用如下所示的命令執行編譯Proj4原始碼：

• 編譯命令： nmake /f makefile.vc install-all

（2）編譯成功後， 將在.\Proj4-5.2.0\src目錄下可找到proj_i.lib靜態庫檔案和proj.dll檔案 ，前者是下文編譯GDAL將要用到的庫檔案，後者則需在C#程式中引用。另外，編譯成功後，將在計算機的C盤根目錄下看到一個“PROJ”的資料夾，這是C/C++程式所用的標頭檔案和庫檔案，本文中暫時用不到：

編譯階段——編譯C/C++版本的GDAL+Proj4

注意： 必須先編譯Proj4，否則下邊編譯GDAL時，無法找在..\Proj-5.0.2\src目錄下到proj_i.lib檔案。

（1）在“適用於VS 2017的X64本機工具命令提示”中，使用的“cd命令”進入gdal2.2.0的根目錄，並使用如下所示的命令執行編譯C/C++所用的GDAL：

• 編譯命令 ： nmake -f makefile.vc

（2）使用如下所示的命令將編譯好的GDAL複製檔案到gdal的主目錄下（這將取決於namke.opt中GDAL_HOME變數的設定，預設的路徑為"C:\warmerda\bld"）

• 編譯命令 ： nmake -f makefile.vc install

（3）使用如下所示的命令將C/C++呼叫編譯好的GDAL開發時所需的標頭檔案和庫檔案複製到gdal的主目錄下（這將取決於namke.opt中GDAL_HOME變數的設定，預設的路徑為"C:\warmerda\bld"）

• 編譯命令 ： nmake -f makefile.vc devinstall

編譯階段——編譯C#版本的GDAL+Proj4

（ 1） 使用“cd命令”進入..\gdal-2.2.0\swig\csharp目錄 ：執行如下命令編譯C#版本的GDAL

• 編譯命令 ： nmake -f makefile.vc

（2）完成上述過程後，在..\gdal-2.2.0\swig\csharp目錄，執行如下所示的命令，將編譯好的C#版本的GDAL（擴充套件程式*.dll，共8個）複製到GDAL的主目錄的"C:\warmerda\bld\csharp"目錄下:

• 編譯命令 ： nmake -f makefile.vc install

（3）至此完成了所有的編譯工作，在之前編譯C/C++版本的GDAL主目錄下"C:\warmerda\bld\"下，會多出來一個sharp資料夾。因此在 "C:\warmerda\bld\csharp"目錄下 ，您將看到如下所示的8個dll檔案，這是以後在C#程式中使用GDAL所需的程式擴充套件庫：

應用階段——C#版本的GDAL的使用示例

（1）如下圖，在Visual Studio Comunity 2017中新建一個控制檯程式，選擇最新的“.Net Framework4.6.1即可”！

（2）在“解決方案管理器”視窗， 右鍵選擇“屬性” ，然後將 目標平臺設定為“X64” ，具體操作如下圖所示：

如果您編譯的是64位系統的GDAL和Proj4，而 沒有正確配置 新建的工程專案的 目標工作平臺為X64 ，即便預設為VS的Any CPU，也會 在執行程式時 ， 遇到如下圖所示的 錯誤資訊（OSGeo.GDAL.GdalINVOKE中型別初始值設定引發異常，這是因為64位系統和32位系統對應的變數型別所佔的記憶體空間不一致。） ：

（3）可將之前編譯好的 10個“DLL”檔案 （C:\warmerda\bld\bin\目錄下的1個gdal202.dll，C:\warmerda\bld\csharp目錄下的8個dll檔案，..\Proj-5.0.2\src目錄下1個proj.dll） 放到新建的專案下的“packages”（ 需要手動新建），這麼建議，是因為以後，您會發現在用C#/.Net平臺的包管理器Nuget引用庫時，也會在此自動新建一個packages資料夾，然後將你所下載安裝的包放在裡面：

（4）內新增對編譯好的C#版本的GDAL的引用， 在“解決方案管理器”視窗中剛新建的工程下的"引用"處，右鍵選擇“新增引用”，然後選擇“瀏覽”，定位到packages資料夾下，選擇帶“_csharp.dll”的檔案，然後點選確定 。 同時，您也需要將10個“dll”檔案拷貝到Debug目錄，為了日後編譯釋出，也最好同時拷貝到“Release”目錄下，具體操作如下圖所示：

（5）完成上述的GDAL的dll引用後，如下圖，在新建的專案下的“Program.cs”中，首先在程式碼的開頭，使用C#的usinng語句引入GDAL的3個名稱空間，當然目前只用到了“Osgeo.GDAL”；然後，在Main函式中編寫如下程式碼：

（6）如下圖，編寫完程式碼後，選中“解決方案“ConsoleApp1（1個專案）””，然後， 滑鼠右鍵選擇“生成” ，如果沒有報錯，則點選選單欄“除錯”——“ 開始執行（不除錯） ”開始編譯執行程式。

（7）最終如果您看到如下執行結果，則說明您已經成功編譯了C#版本的GDAL， 值得注意的是，您編譯的是具有增加了Proj4的地圖投影、座標轉換等功能的GDAL 。在日後小編推出的相關文章中，您將能體會到這一點。

如果您 沒有 在namke.opt中 新增對proj4的編譯命令 （即，沒有取消對proj4的編譯命令的註釋），則在執行涉及使用投影轉換的函式時，會遇到如下圖所示的 錯誤資訊 ：

或者是下面這種錯誤資訊（“開始執行（不除錯）”的執行模型）：

本文講解到此結束……若大家實際研究學習中有需求，可按照本文的編譯指導來編譯其他版本的GDAL，這包括了32位版系統本、整合GEOS、HDF4、HDF5、NetCDF等格式檔案的讀寫功能的版本。