场景
基于GIS相关的集成系统，需要对空间数据做一些判断处理。比如读取WKT数据、点到点、点到线、点到面的距离，
线的长度、面的面积、点是否在面内等处理。
JTS
(Java Topology Suite) Java拓扑套件，是Java的处理地理数据的API。
github地址：
https://github.com/locationtech/jts
API文档地址：
https://locationtech.github.io/jts/javadoc/
Maven中央仓库地址：
https://mvnrepository.com/artifact/org.locationtech.jts/jts-core
org.locationtech.jts jts-core1.18.2
特点
实现了OGC关于简单要素SQL查询规范定义的空间数据模型
一个完整的、一致的、基本的二维空间算法的实现，包括二元运算（例如touch和overlap）和空间分析方法（例如intersection和buffer）
一个显示的精确模型，用算法优雅的解决导致dimensional collapse（尺度坍塌–专业名词不知道对不对，暂时这样译）的情况。
健壮的实现了关键计算几何操作
提供著名文本格式的I/O接口
JTS是完全100%由Java写的
JTS支持一套完整的二元谓词操作。二元谓词方法将两个几何图形作为参数，
返回一个布尔值来表示几何图形是否有指定的空间关系。它支持的空间关系有：
相等（equals）、分离（disjoint）、相交（intersect）、相接（touches）、
交叉（crosses）、包含于（within）、包含（contains）、覆盖/覆盖于（overlaps）。
同时，也支持一般的关系（relate）操作符。
relate可以被用来确定维度扩展的九交模型（DE-9IM）,它可以完全的描述两个几何图形的关系。
常用方法
Geometry方法 // 空间判断 // 不相交 boolean disjoint = geometry.disjoint(geometry2); // 相交 boolean intersects = geometry.intersects(geometry2); // 相切，内部不相交 boolean touches = geometry.touches(geometry2); // 被包含 boolean within = geometry.within(geometry2); //包含，只针对几何内部而言，不计算边界 boolean contains = geometry.contains(geometry2); //覆盖，不区分集合边界与内部 boolean covers = geometry.covers(geometry); //相交，不能是相切或者包含 boolean crosses = geometry.crosses(geometry); //相交 boolean overlaps = geometry.overlaps(geometry2); // 两个几何的空间关系 IntersectionMatrix relate1 = geometry.relate(geometry2); //空间计算 //求交集 Geometry intersection = geometry.intersection(geometry2); //求并集 Geometry union = geometry.union(geometry); //geometry-交集 Geometry difference = geometry.difference(geometry2); // 并集-交集 Geometry symDifference = geometry.symDifference(geometry); // 几何缓冲生成新几何，单位与geometry坐标系一致 Geometry buffer1 = geometry.buffer(2); // 生成包含几何的最小凸多边形 Geometry convexHull = geometry.convexHull(); // 两个几何的最小距离 double distance = geometry.distance(geometry); // 面积 double area = geometry.getArea(); //几何类型 String geometryType = geometry.getGeometryType(); // 边界 Geometry boundary = geometry.getBoundary(); // 获取中心点 Point centroid = geometry.getCentroid();
使用工具代码:
1.放在前面转gps的经纬度：Geometry 转gps的经纬度·
Geometry 结果不是正常的经纬度需要写函数转移gps正常的经纬度
public static void main() throws Exception {
// 输入坐标系
String fromCRS = "EPSG:4326"; // WGS 84 经纬度坐标系
// 输出坐标系
String toCRS = "EPSG:3857"; // Web Mercator 投影坐标系
// 准备坐标数据
Coordinate lonLatCoord = new Coordinate(104.06584, 30.65943); // 经度、纬度
GeometryFactory geomFactory = new GeometryFactory();
Geometry pointGeom = geomFactory.createPoint(lonLatCoord);
// 获取转换器
CoordinateReferenceSystem fromCRSys = CRS.decode(fromCRS);
CoordinateReferenceSystem toCRSys = CRS.decode(toCRS);
MathTransform transform = CRS.findMathTransform(fromCRSys, toCRSys);
// 坐标系转换
Geometry transformedGeom = JTS.transform(pointGeom, transform);
// 输出结果
Coordinate tranCoord = transformedGeom.getCoordinate();
System.out.println("x: " + tranCoord.x + ", y: " + tranCoord.y);
}
2.创建点、线
//创建点
Point point = new GeometryFactory().createPoint(new Coordinate(1, 1));
// create a geometry by specifying the coordinates directly
//通过指定坐标创建线
Coordinate[] coordinates = new Coordinate[]{new Coordinate(0, 0),
new Coordinate(10, 10), new Coordinate(20, 20)};
// use the default factory, which gives full double-precision
Geometry g2 = new GeometryFactory().createLineString(coordinates);
//System.out.println("Geometry 2: " + g2);
//输出结果：Geometry 2: LINESTRING (0 0, 10 10, 20 20)
3.计算点是否在线上、点是否在面内
//创建点
Point point = new GeometryFactory().createPoint(new Coordinate(1, 1));
//输出结果：POINT (1 1)
//计算点是否在线上
//System.out.println(g1.contains(point));
//输出结果：true
//计算点是否在面内
Point point2 = new GeometryFactory().createPoint(new Coordinate(70, 70));
//System.out.println(g1.contains(point2));
//输出结果: true
Point point3 = new GeometryFactory().createPoint(new Coordinate(20, 10));
//System.out.println(g1.contains(point3));
//输出结果: false
4.计算两个几何图形的交点
// compute the intersection of the two geometries
//计算两个几何图形的交点
Geometry g3 = g1.intersection(g2);
//System.out.println("G1 intersection G2: " + g3);
//输出结果：G1 intersection G2: MULTILINESTRING ((0 0, 10 10), (10 10, 20 20))
5.创建一个多点
// create a factory using default values (e.g. floating precision)
//创建一个MultiPoint多点
GeometryFactory fact = new GeometryFactory();
// Point p1 = fact.createPoint(new Coordinate(0,0));
// System.out.println(p1);
//
// Point p2 = fact.createPoint(new Coordinate(1,1));
// System.out.println(p2);
//
// MultiPoint mpt = fact.createMultiPointFromCoords(new Coordinate[] { new Coordinate(0,0), new Coordinate(1,1) } );
// System.out.println(mpt);
//输出结果：
// POINT (0 0)
// POINT (1 1)
// MULTIPOINT ((0 0), (1 1))
6.创建闭合线-多边形
//创建闭合线-LinearRing
LinearRing lr = new GeometryFactory().createLinearRing(new Coordinate[]{new Coordinate(0, 0), new Coordinate(0, 10), new Coordinate(10, 10), new Coordinate(10, 0), new Coordinate(0, 0)});
//System.out.println(lr);
//输出结果：LINEARRING (0 0, 0 10, 10 10, 10 0, 0 0)
7.创建几何集合列表
//创建几何集合列表
Geometry[] garray = new Geometry[]{g1,g2};
GeometryCollection gc = fact.createGeometryCollection(garray);
//System.out.println(gc.toString());
//输出结果：GEOMETRYCOLLECTION (POLYGON ((40 100, 40 20, 120 20, 120 100, 40 100)), LINESTRING (0 0, 10 10, 20 20))
8.几何关系判断-交集-差集-并集-相对差集
//准备数据操作-Coordinate[] coords1对象获取:
public static void main() {
// 假设你有一组经纬度点集合，存储在一个二维数组中
double[][] latLngPoints = {
{latitude1, longitude1},
{latitude2, longitude2},
// 继续添加经纬度点的坐标
};
// 创建一个 Coordinate 对象数组
Coordinate[] coordinates = new Coordinate[latLngPoints.length];
for (int i = 0; i < latLngPoints.length; i++) {
double latitude = latLngPoints[i][0];
double longitude = latLngPoints[i][1];
coordinates[i] = new Coordinate(longitude, latitude); // 注意经度在前，纬度在后
}
// 创建一个 GeometryFactory 对象
GeometryFactory geometryFactory = new GeometryFactory();
// 创建 LinearRing 对象
LinearRing linearRing = geometryFactory.createLinearRing(coordinates);
// 创建 Polygon 对象
Polygon polygon = geometryFactory.createPolygon(linearRing);
// 将 Polygon 对象的坐标赋值给 coords1
Coordinate[] coords1 = polygon.getCoordinates();
}
//-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
//几何关系判断，是否相交intersection
//其他方法类似
// 相等(Equals)： 几何形状拓扑上相等。
// 不相交(Disjoint)： 几何形状没有共有的点。
// 相交(Intersects)： 几何形状至少有一个共有点（区别于脱节）
// 接触(Touches)： 几何形状有至少一个公共的边界点，但是没有内部点。
// 交叉(Crosses)： 几何形状共享一些但不是所有的内部点。
// 内含(Within)： 几何形状A的线都在几何形状B内部。
// 包含(Contains)： 几何形状B的线都在几何形状A内部（区别于内含）
// 重叠(Overlaps)： 几何形状共享一部分但不是所有的公共点，而且相交处有他们自己相同的区域。
8.1 合并两个多边形-并集-union
图中画红色斜线的区域----------------a区域b区域ab区域的总面积就是并集
说明: union操作就是上图中将A和B合成了为-绿色-框选部分的新的多边形
// 创建一个GeometryFactory实例
GeometryFactory geometryFactory = new GeometryFactory();
// 定义两个多边形的坐标点
Coordinate[] coords1 = { /* 第一个多边形的坐标点 */ };
Coordinate[] coords2 = { /* 第二个多边形的坐标点 */ };
// 使用坐标点创建两个多边形
Polygon polygon1 = geometryFactory.createPolygon(coords1);
Polygon polygon2 = geometryFactory.createPolygon(coords2);
// 使用union方法合并两个多边形
Geometry union = polygon1.union(polygon2);
//可以设置一个初始化,以此来合并多个多边形,不存在交集的Geometry不会合并会独立返回
union = polygon1.union(polygon3);
union = polygon1.union(polygon4);
// 输出合并后的多边形或进行其他操作...
System.out.println("Merged Geometry: " + union);
System.out.println("合并完还剩下几个多边形: " + union.size);
8.2 两个多边形-交集-intersection
图中画红色斜线的区域-ab区域-就是交集
// 创建一个GeometryFactory实例，用于创建几何对象
GeometryFactory geometryFactory = new GeometryFactory();
// 定义两个多边形的坐标点（这里只是示例，你需要根据实际情况提供坐标点）
Coordinate[] coords1 = { /* 第一个多边形的坐标点 */ };
Coordinate[] coords2 = { /* 第二个多边形的坐标点 */ };
// 使用坐标点创建两个多边形对象
Polygon polygon1 = geometryFactory.createPolygon(coords1);
Polygon polygon2 = geometryFactory.createPolygon(coords2);
// 计算两个多边形的交集
Geometry intersection = polygon1.intersection(polygon2);
// 输出交集的几何类型和坐标点（如果需要的话）
System.out.println("Intersection geometry type: " + intersection.getGeometryType());
// 如果需要，你可以进一步处理或输出交集的坐标点等信息。
8.3 两个多边形-差集-difference
图中画红色斜线的区域-A.difference(B) 将返回一个只包含 A 中矩形 B 外部部分的几何体
8.4 两个多边形-相对差集-对称差-symDifference
图中画红色斜线的区域-A.symDifference(B) 将返回一个包含 A 和 B 中各自不同的部分的几何体。
GeometryFactory geometryFactory = new GeometryFactory();
// 定义两个多边形的坐标点（这里只是示例，你需要根据实际情况提供坐标点）
Coordinate[] coords1 = { /* 第一个多边形的坐标点 */ };
Coordinate[] coords2 = { /* 第二个多边形的坐标点 */ };
// 使用坐标点创建两个多边形对象
Polygon polygon1 = geometryFactory.createPolygon(coords1);
Polygon polygon2 = geometryFactory.createPolygon(coords2);
//计算a相对于b的对称差
Geometry symDifference = a.symDifference(b);
9.计算距离
//计算距离distance
Point p1 = fact.createPoint(new Coordinate(0,0));
//System.out.println(p1);
Point p2 = fact.createPoint(new Coordinate(3,4));
///System.out.println(p2);
//System.out.println(p1.distance(p2));
//输出结果
// POINT (0 0)
// POINT (3 4)
// 5.0
10.计算长度和面积
//计算距离distance
Point p1 = fact.createPoint(new Coordinate(0,0));
//System.out.println(p1);
Point p2 = fact.createPoint(new Coordinate(3,4));
///System.out.println(p2);
//System.out.println(p1.distance(p2));
//输出结果
// POINT (0 0)
// POINT (3 4)
// 5.0
11.求点到线、点到面的最近距离
Geometry g5 = null;
Geometry g6 = null;
try {
//读取面
g5 = new WKTReader().read("POLYGON((40 100, 40 20, 120 20, 120 100, 40 100))");
g6 = new WKTReader().read("LINESTRING(0 0, 0 2)");
//计算面积getArea()
//System.out.println(g5.getArea());
//输出结果：6400.0
//计算长度getLength()
//System.out.println(g6.getLength());
//输出结果：2.0
} catch (ParseException e) {
e.printStackTrace();
}
12.求点到线、点到面的最近距离
GeometryFactory gf = new GeometryFactory();
WKTReader reader2 = new WKTReader(gf);
Geometry line2 = null;
Geometry g7 = null;
try {
line2 = reader2.read("LINESTRING(0 0, 10 0, 10 10, 20 10)");
g7 = new WKTReader().read("POLYGON((40 100, 40 20, 120 20, 120 100, 40 100))");
} catch (ParseException e) {
e.printStackTrace();
}
Coordinate c = new Coordinate(5, 5);
PointPairDistance ppd = new PointPairDistance();
//求点到线的最近距离
//DistanceToPoint.computeDistance(line2,c,ppd);
//输出结果:5.0
//求点到面的最近距离
DistanceToPoint.computeDistance(g7,c,ppd);
System.out.println(ppd.getDistance());
//输出结果38.07886552931954
13.创建圆形
import com.vividsolutions.jts.geom.*;
import com.vividsolutions.jts.util.GeometricShapeFactory;
/**
* 根据圆形中心点经纬度、半径生成圆形（类圆形，32边多边形）
* @param x 中心点经度
* @param y 中心点纬度
* @param radius 半径（米）
* @return
*/
public static Polygon createCircle(double x, double y, final double radius) {
//将半径转换为度数
double radiusDegree = parseYLengthToDegree(radius);
//生成工厂类
private static GeometricShapeFactory shapeFactory = new GeometricShapeFactory();
//设置生成的类圆形边数
shapeFactory.setNumPoints(32);
//设置圆形中心点经纬度
shapeFactory.setCentre(new Coordinate(x, y));
//设置圆形直径
shapeFactory.setSize(radiusDegree * 2);
//使用工厂类生成圆形
Polygon circle = shapeFactory.createCircle();
return circle;
}
14.创建椭圆
/**
* 根据中心点经纬度、长轴、短轴、角度生成椭圆
* @param x
* @param y
* @param macroaxis
* @param brachyaxis
* @param direction
* @return
*/
public static Polygon createEllipse(double x,double y,double macroaxis,double brachyaxis,double direction){
//将长短轴转换为度数
double macroaxisDegree = parseYLengthToDegree(macroaxis);
double brachyaxisDegree = parseYLengthToDegree(brachyaxis);
//将夹角转换为弧度
double radians = Math.toRadians(direction);
//设置中心点
shapeFactory.setCentre(new Coordinate(x,y));
//设置长轴长度
shapeFactory.setWidth(macroaxisDegree);
//设置短轴长度
shapeFactory.setHeight(brachyaxisDegree);
//设置长轴和X轴夹角
shapeFactory.setRotation(radians);
//生成椭圆对象
Polygon ellipse = shapeFactory.createEllipse();
return ellipse;
}
15.创建圆扇形
/**
* 根据中心点经纬度、半径、起止角度生成扇形
* @param x 经度
* @param y 纬度
* @param radius 半径（公里）
* @param bAngle 起始角度（X轴正方向为0度，逆时针旋转）
* @param eAngle 终止角度
* @param pointsNum 点数（往上参考可以给32）
* @return
*/
public static Polygon createSector(double x,double y,double radius,double bAngle,double eAngle,int pointsNum){
//将半径转换为度数
double radiusDegree = parseYLengthToDegree(radius);
//将起始角度转换为弧度
double bAngleRadian = Math.toRadians(bAngle);
//将终止角度-起始角度计算扇形夹角
double angleRadian = Math.toRadians((eAngle - bAngle + 360) % 360);
//设置点数
shapeFactory.setNumPoints(pointsNum);
//设置中心点经纬度
shapeFactory.setCentre(new Coordinate(x, y));
//设置直径
shapeFactory.setSize(radiusDegree * 2);
//传入起始角度和扇形夹角，生成扇形
Polygon sector = shapeFactory.createArcPolygon(bAngleRadian,angleRadian);
return sector;
}