GeoTools入门（八）-- (SLD)样式处理

分手后的思念是犯贱 2022-10-10 15:45 606阅读 0赞

## 1. 样式概述 ##

样式(Style)犹如一盒蜡笔，使我们把地图绘制的更好看。实际上，制图的重点是使用地图进行交流，选择要包含的信息，严格删除偏离主题的信息等等。有时候，制图必须遵守制图标准，例如线条必须有多粗，水用什么颜色表示。所以制图标准可以为我们省去大量的时间去发挥创造力去展现地理要素信息。样式层描述符 (SLD) 就可以帮助我们实现这个需求，该文档为我们以 Java 对象的形式捕获的样式定义了一个很好的数据结构。

### 1.1 控制渲染过程 ###

这是使用 GeoTools制作地图的核心。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L29ZaW5IZVpoaUd1YW5n_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]

你可以想象一个大漏斗把所有的要素同时抛向你的地图。这就像那些分类硬币的机器一样——机器的早期阶段会选择一个特征；一旦我们确定了什么样的功能，我们将使用该功能来控制实际绘制到不同的位图。最后，我们将收集所有不同的位图（并在上面贴上一些标签）以生成最终图像。

渲染发生在以下阶段：

*  内容选择：选择和过滤
 *  绘本：实物图
 *  组成：把所有东西放在一起

第一道防线是`FeatureTypeStyle`，它利用一个约束来选择要使用的`FeatureType`。如果您不介意的话，可以将Feature名称以通配符的形式使用`FeatureType`,因为他们都继承了`Feature`。

接下来再看规则。规则实际上使用过滤器对将要绘制的内容执行严格的检查。除了使用`filter`来检查要素属性之外，规则还能够检查地图的当前比例。最后，还有一个其他规则来捕获剩余的几何特征。

既然规则已经为我们选择了要使用的`Feature`，我们就可以开始在描绘步骤中进行绘制了。渲染器将遍历一个符号列表（对于规则）并绘制结果。符号只是一个按顺序绘制的指令列表。符号器使用表达式来定义宽度和颜色-允许您在逐个特征的基础上动态生成外观！

唯一未按顺序绘制的符号是`TextSymbolizer`为下一步收集文本标签。

最后在构图步骤 - 将在描绘过程中绘制的所有内容并将它们压缩成最终图像。最后，文本标签绘制到所有图层的顶部（注意避免重叠任何文本）。

## 2. 样式层描述符 ##

该`gt-main`模块为样式层描述符数据结构提供接口，并为符号系统编码数据结构提供 GeoTools 特定扩展。这个`StyleLayerDescriptor`概念来自 SLD 规范。它旨在定义 web 地图服务器如何绘制整个地图（所有图层都包含在一个 gulp 中。）

«interface» StyledLayerDescriptor«interface» StyledLayer«interface» UserLayer«interface» FeatureTypeConstraint«interface» Style«interface» FeatureTypeStyle

上面引用的许多元素我们都在WMS中运行，在日常使用中并不常用。也就是说，如果你让一个用户管理风格，你会让他们提供名称和标题，并组织正在发生的事情。

使用三个初始类捕获地图的样式：

*  `StyledLayerDescriptor` 表示整个地图的样式信息
 *  `NamedLayer`定义`FeatureTypeConstraints`测试样式是否适用于您的数据，以及`Style`
 *  `Style`定义`features`或`Rasters`将如何被绘制

## 3. 符号编码 ##

此实现的方法略有不同`gt-opengis`，因为对象是可变的，并且可以在构造后进行修改。本节还介绍了一些已创建的有趣的 GeoTools 特定扩展。

«interface» OpenGisRule\+getName() : String \+getDescription() : Description \+getLegend() : GraphicLegend \+getFilter() : Filter \+isElseFilter() : boolean \+getMinScaleDenominator() : double \+getMaxScaleDenominator() : double \+symbolizers() : List<Symbolizer> \+getOnlineResource() : OnLineResource \+accept(StyleVisitor,Object) : Object«interface» Filter«interface» OpenGisSymbolizer\+getUnitOfMeasure() : Unit<Length> \+getGeometryPropertyName() : String \+getName() : String \+getDescription() : Description \+accept(StyleVisitor,Object) : Object«interface» Symbolizer\+accept(StyleVisitor) : void \+setUnitOfMeasure(Unit<Length>) : void \+getDescription() : Description \+setDescription(Description) : void \+setName(String) : void \+getGeometryPropertyName() : String \+setGeometryPropertyName(String) : void \+getGeometry() : Expression \+setGeometry(Expression) : void«interface» Rule\+setName(String) : void \+getDescription() : Description \+setDescription(Description) : void \+getTitle() : String \+setTitle(String) : void \+getAbstract() : String \+setAbstract(String) : void \+setMinScaleDenominator(double) : void \+setMaxScaleDenominator(double) : void \+getFilter() : Filter \+setFilter(Filter) : void \+hasElseFilter() : boolean \+setElseFilter(boolean) : void \+setIsElseFilter(boolean) : void \+getLegend() : GraphicLegend \+setLegend(GraphicLegend) : void \+getLegendGraphic() : Graphic\[\] \+setLegendGraphic(Graphic\[\]) : void \+getSymbolizers() : Symbolizer\[\] \+symbolizers() : List<Symbolizer> \+setSymbolizers(Symbolizer\[\]) : void \+getOnlineResource() : OnLineResource \+setOnlineResource(OnLineResource) : void \+accept(StyleVisitor) : void

> 考虑到mermaid的限制，上面类图有几处需要注意:
> 
>  *  `OpenGisRule`代表org.opengis.style.Rule
>  *  Rule 代表org.geotools.styling.Rule
>  *  OpenGisSymbollizer代表org.opengis.style.Symbollizer
>  *  Symbollizer代表org.geotools.styling.Symbollizer
> 
> 下同

在上面的示例中，`Rule`您可以看到以下差异：

*  `Rule.isElseFilter()`
 *  `Rule.setElseFilter()`
    
    现在提供了 getter 和 setter。
 *  `Rule.symbolizers()` 提供直接访问 `List<Symbolizer>`
    
    您可以直接修改符号列表：
    
        rule.clear();
        rule.symbolizers().add( pointSymbolizer );

### 3.1 符号化器 ###

«interface» OpenGisSymbolizer\+getUnitOfMeasure() : Unit<Length> \+getGeometryPropertyName() : String \+getName() : String \+getDescription() : Description \+accept(StyleVisitor,Object) : Object«interface» Symbolizer\+accept(StyleVisitor) : void \+setUnitOfMeasure(Unit<Length>) : void \+getDescription() : Description \+setDescription(Description) : void \+setName(String) : void \+getGeometryPropertyName() : String \+setGeometryPropertyName(String) : void \+getGeometry() : Expression \+setGeometry(Expression) : void

GeoTools 扩展了`Symbolizer`允许使用通用`Expression`（而不仅仅是`PropertyName`参考）定义几何的概念。该工具允许使用`Function`表达式定义几何图形，让用户有机会对几何图形进行预处理。

### 3.2 文本符号化器 ###

«interface» OpenGisTextSymbolizer\+getLabel() : Expression \+getFount() : Font \+getLabelPlacement() : LabelPlacement \+getHalo() : Halo \+getFill() : Fill \+accept(StyleVisitor,Object) : Object«interface» TextSymbolizer\+getLabel() : Expression \+setLabel(Expression) : void \+getFonts() : Font\[\] \+getFont() : Font \+setFont(Font) : void \+setFonts(Font\[\]) : void \+getLabelPlacement() : LabelPlacement \+setLabelPlacement(LabelPlacement) : void \+setPlacement(LabelPlacement) : void \+getPlacement() : LabelPlacement \+getHalo() : Halo \+setHalo(Halo) : void \+getFill() : Fill \+setFill(Fill) : void \+setPriority(Expression) : void \+getPriority() : Expression \+addToOptions(String,String) : void \+getOption(String) : String \+getOptions() : Map«interface» TextSymbolizer2\+getGraphic() : Graphic \+setGraphic(Graphic) : void \+getSnippet() : Expression \+setSnippet(Expression) : void \+getFeatureDescription() : Expression \+setFeatureDescription(Expression) : void \+getOtherText() : OtherText \+setOtherText(OtherText) : void«interface» OtherText\+getTarget() : String \+setTarget(String) : void \+getText() : Expression \+setText(Expression) : void

GeoTools 扩展了`TextSymbolizer`允许的概念：

*  `TextSymbolizer.getPriority()`
    
    用于确定渲染期间发生标签冲突时的优先级。具有最高优先级的标签“获胜”，其他标签被移开（在容差范围内）或不显示。
 *  `TextSymbolizer.getOption(String)`
    
    用于控制渲染过程的其他供应商特定选项。
 *  `TextSymbolizer2.getGraphic()`
    
    显示在文本标签后面的图形
 *  `TextSymbolizer2.getSnippet()`
    
    由 KML 和 RSS 等文本渲染器用于指定文本片段。
 *  `TextSymbolizer2.getFeatureDescription()`
    
    由 KML 或 RSS 等格式用于提供有关要素的信息。

## 4. SLD的创建 ##

SLD的创建包括SLD的手动创建和sld文件加载。对于SLD的手动创建，我们应该了解SLD创建的基本步骤、点样式的创建、线样式的创建、面样式的创建、文字样式的创建以及过滤器相关知识。

### 4.1 SLD创建的基本步骤 ###

LineSymbolizer

Rule

FeatureTypeStyle

Style

PolygonSymbolizer

PointSymbolizer

具体代码表现：

StyleFactory styleFactory = CommonFactoryFinder.getStyleFactory();
    XXXSymbolizer sym = styleFactory.createXXXSymbolizer(stroke, null);
    Rule rule = styleFactory.createRule();
    rule.symbolizers().add(sym);
    FeatureTypeStyle fts = styleFactory.createFeatureTypeStyle(new Rule[]{ rule});
    Style style = styleFactory.createStyle();
    style.featureTypeStyles().add(fts);

### 4.2 SLD创建线样式 ###

我们可以想想线状地物需要定义哪些信息？比如河流、铁路等等。没错，作为一个线要素，他需要知道线型（实线、虚线或者其他线性)、线宽、线的颜色。在GeoTools中，使用Stroke定义线样式。一个简单定义线样式的例子如下:

StyleFactory styleFactory = CommonFactoryFinder.getStyleFactory();
    Stroke stroke = styleFactory.createStroke(filterFactory.literal(Color.BLUE), filterFactory.literal(1));

当然，我们也可以定义一个复杂的线样式，这里不做详细展开，感兴趣的可以研究一下下面这个方法：

public Stroke createStroke(Expression color,Expression width,Expression opacity,Expression lineJoin,Expression lineCap,float[] dashArray,Expression dashOffset,Graphic graphicFill,Graphic graphicStroke);

### 4.3 SLD创建面样式 ###

对于一个面，他是有两部分组成，一部分是边界，这里我们用Stroke表示，另外一部分是填充，我们使用Fill表示，这里有一个简单创建面样式的例子：

StyleFactory styleFactory = CommonFactoryFinder.getStyleFactory();
    Stroke stroke = styleFactory.createStroke(filterFactory.literal(Color.BLUE),filterFactory.literal(1),filterFactory.literal(0.5));
    Fill fill = styleFactory.createFill(filterFactory.literal(Color.CYAN), filterFactory.literal(0.5));
    PolygonSymbolizer sym = styleFactory.createPolygonSymbolizer(stroke, fill, null);

### 4.4 SLD创建点样式 ###

在大多数制图符号中，点要素一般是一个圆圈，这个圆圈主要有外轮廓线和内部填充组成。所以我们引入了Graphic和Mark对象。具体的创建步骤如下图：

Stroke

Mark

Graphic

PointSymbolizer

Fill

具体代码表现：

StyleFactory styleFactory = CommonFactoryFinder.getStyleFactory();
    Graphic gr = styleFactory.createDefaultGraphic();
    //这里可以创建不同形状的
    MarkMark mark = styleFactory.getCircleMark();
    //设置圆圈的边界
    mark.setStroke(styleFactory.createStroke(filterFactory.literal(Color.BLUE), filterFactory.literal(1)));
    //选择圆圈填充的样式
    mark.setFill(styleFactory.createFill(filterFactory.literal(Color.CYAN)));
    gr.graphicalSymbols().clear();
    gr.graphicalSymbols().add(mark);
    gr.setSize(filterFactory.literal(5));
    PointSymbolizer sym = styleFactory.createPointSymbolizer(gr, null);

### 4.5 SLD创建文字样式 ###

文字样式的创建说复杂也复杂，说简单也简单。我们可以创建一个简单的文字样式:

TextSymbolizer textSymbolizer = styleFactory.createTextSymbolizer();
    textSymbolizer.setLabel(filterFactory.property("attrName"));

在这里，我们将shape图层的属性名为attrName的值显示到地图上。说复杂，我们可以显示多个字段的组合字段，某个字段的加减乘除运算结果等等，这些是需要熟悉filterFactory的各种方法。还有文字的背景颜色、标注位置、角度等信息，这需要掌握TextSymbolizer的每个属性。这些不作为本次的重点，大家可以自行去研究。

### 4.6 SLD使用过滤器 ###

SLD过滤器在实际用处极为广泛。比如一个线状地物的shape图层，里面有河流、铁路、公路，公路又分为国道、省道、县道等等。如果在地图上全部绘制一种样式，不仅不美观，辨识度也非常低。所以，我们这里引入过滤器，通过shape图层特定字段展现不同的样式。使用样式过滤器也很简单。具体代码如下：

FilterFactory2 ff = CommonFactoryFinder.getFilterFactory2();
    StyleFactory sf = CommonFactoryFinder.getStyleFactory();
    Rule selectedRule = createRule(SELECTED_COLOUR, SELECTED_COLOUR);
    selectedRule.setFilter(ff.id(IDs));
    Rule otherRule = createRule(LINE_COLOUR, FILL_COLOUR);
    otherRule.setElseFilter(true);
    FeatureTypeStyle fts = sf.createFeatureTypeStyle();
    fts.rules().add(selectedRule);
    fts.rules().add(otherRule);

这里用到了`setFilter`和`setElseFilter`。在`setFilter`方法中，我们再次用到了Filter，足以见识到他的重要性,`setElseFilter`作为兜底方法，也是就说不在`setFilter`规则中的其他规则。需要说明的是，这里可以有多个Rule调用`setFilter`,但是只能有一个Rule调用`setElseFilter`

## 5. 示例 ##

本教程汇集了我们在前面的示例中介绍的许多技术和类。最好至少已经完成了快速入门、CSV2SHP 和样式教程。

> 我们准备去：
> 
>  *  创建自定义地图光标工具以在用户单击地图时选择要素
>  *  添加工具栏按钮`JMapFrame`以启动此工具
>  *  使用过滤器查找鼠标点击下方或附近的功能
>  *  创建渲染样式，以不同颜色绘制选定和未选定的要素

### 5.1 pom依赖 ###

<dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.geotools</groupId>
            <artifactId>gt-shapefile</artifactId>
            <version>${geotools.version}</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.geotools</groupId>
            <artifactId>gt-epsg-hsql</artifactId>
            <version>${geotools.version}</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.geotools</groupId>
            <artifactId>gt-swing</artifactId>
            <version>${geotools.version}</version>
        </dependency>
    </dependencies>

### 5.2 代码 ###

package cn.surpass.geotools.tutorial.style;
    
    import com.vividsolutions.jts.geom.*;
    import org.geotools.data.FileDataStore;
    import org.geotools.data.FileDataStoreFinder;
    import org.geotools.data.simple.SimpleFeatureCollection;
    import org.geotools.data.simple.SimpleFeatureIterator;
    import org.geotools.data.simple.SimpleFeatureSource;
    import org.geotools.factory.CommonFactoryFinder;
    import org.geotools.geometry.jts.JTSFactoryFinder;
    import org.geotools.map.FeatureLayer;
    import org.geotools.map.Layer;
    import org.geotools.map.MapContent;
    import org.geotools.styling.Stroke;
    import org.geotools.styling.*;
    import org.geotools.swing.JMapFrame;
    import org.geotools.swing.data.JFileDataStoreChooser;
    import org.geotools.swing.event.MapMouseEvent;
    import org.geotools.swing.tool.CursorTool;
    import org.opengis.feature.simple.SimpleFeature;
    import org.opengis.feature.type.GeometryDescriptor;
    import org.opengis.filter.Filter;
    import org.opengis.filter.FilterFactory2;
    import org.opengis.filter.identity.FeatureId;
    
    import javax.swing.*;
    import java.awt.Point;
    import java.awt.Polygon;
    import java.awt.*;
    import java.awt.geom.AffineTransform;
    import java.awt.geom.Point2D;
    import java.io.File;
    import java.util.HashSet;
    import java.util.Set;
    
    /** * @author SurpassLiang * @version 1.0 * @ClassName cn.surpass.geotools.tutorial.style.SelectionLab.java * @date 2021/6/28 12:26 * @desc */
    public class SelectionLab { 
        /** * 样式工厂 */
        private final StyleFactory sf = CommonFactoryFinder.getStyleFactory();
        /** * 过滤器工厂 */
        private final FilterFactory2 ff = CommonFactoryFinder.getFilterFactory2();
    
        private enum GeomType { 
            POINT,
            LINE,
            POLYGON
        }
    
    
        private static final Color LINE_COLOUR = Color.BLUE;
        private static final Color FILL_COLOUR = Color.CYAN;
        private static final Color SELECTED_COLOUR = Color.YELLOW;
        private static final float OPACITY = 1.0f;
        private static final float LINE_WIDTH = 1.0f;
        private static final float POINT_SIZE = 10.0f;
    
        private JMapFrame mapFrame;
        private SimpleFeatureSource featureSource;
    
        private String geometryAttributeName;
        private GeomType geometryType;
    
        public static void main(String[] args) throws Exception { 
            SelectionLab me = new SelectionLab();
    
            File file = JFileDataStoreChooser.showOpenFile("shp", null);
            if (file == null) { 
                return;
            }
    
            me.displayShapeFile(file);
        }
    
    
        public void displayShapeFile(File file) throws Exception { 
            FileDataStore store = FileDataStoreFinder.getDataStore(file);
            featureSource = store.getFeatureSource();
            setGeometry();
    
            MapContent map = new MapContent();
            map.setTitle("Feature selection tool example");
            Style style = createDefaultStyle();
            Layer layer = new FeatureLayer(featureSource, style);
            map.addLayer(layer);
            mapFrame = new JMapFrame(map);
            mapFrame.enableToolBar(true);
            mapFrame.enableStatusBar(true);
    
            JToolBar toolBar = mapFrame.getToolBar();
            JButton btn = new JButton("Select");
            toolBar.addSeparator();
            toolBar.add(btn);
    
            btn.addActionListener(e ->
                    mapFrame.getMapPane().setCursorTool(new CursorTool() { 
                        @Override
                        public void onMouseClicked(MapMouseEvent ev) { 
                            selectFeatures(ev);
                        }
                    }));
    
            mapFrame.setSize(600, 600);
            mapFrame.setVisible(true);
        }
    
    
        /** * 选择要素 * * @param ev 鼠标点击信息 */
        void selectFeatures(MapMouseEvent ev) { 
    
            System.out.println("Mouse click at: " + ev.getWorldPos());
    
            Point screenPos = ev.getPoint();
            AffineTransform screenToWorld = mapFrame.getMapPane().getScreenToWorldTransform();
            GeometryFactory geometryFactory = JTSFactoryFinder.getGeometryFactory();
            Point2D.Double aDouble = new Point2D.Double(screenPos.x * 1.0, screenPos.y * 1.0);
            Point2D transform = screenToWorld.transform(aDouble, null);
            com.vividsolutions.jts.geom.Point point = geometryFactory.createPoint(new Coordinate(transform.getX(), transform.getY()));
            Filter filter = ff.contains(ff.property(geometryAttributeName), ff.literal(point));
            try { 
                SimpleFeatureCollection selectedFeatures = featureSource.getFeatures(filter);
    
                Set<FeatureId> IDs = new HashSet<>();
                try (SimpleFeatureIterator iter = selectedFeatures.features()) { 
                    while (iter.hasNext()) { 
                        SimpleFeature feature = iter.next();
                        IDs.add(feature.getIdentifier());
    
                        System.out.println(" " + feature.getIdentifier());
                    }
                }
    
                if (IDs.isEmpty()) { 
                    System.out.println(" no feature selected");
                }
    
                displaySelectedFeatures(IDs);
    
            } catch (Exception ex) { 
                ex.printStackTrace();
            }
        }
    
        public void displaySelectedFeatures(Set<FeatureId> IDs) { 
            Style style;
    
            if (IDs.isEmpty()) { 
                style = createDefaultStyle();
    
            } else { 
                style = createSelectedStyle(IDs);
            }
    
            Layer layer = mapFrame.getMapContent().layers().get(0);
            ((FeatureLayer) layer).setStyle(style);
            mapFrame.getMapPane().repaint();
        }
    
        private Style createDefaultStyle() { 
            Rule rule = createRule(LINE_COLOUR, FILL_COLOUR);
    
            FeatureTypeStyle fts = sf.createFeatureTypeStyle();
            fts.rules().add(rule);
    
            Style style = sf.createStyle();
            style.featureTypeStyles().add(fts);
            return style;
        }
    
        private Style createSelectedStyle(Set<FeatureId> IDs) { 
            Rule selectedRule = createRule(SELECTED_COLOUR, SELECTED_COLOUR);
            selectedRule.setFilter(ff.id(IDs));
    
            Rule otherRule = createRule(LINE_COLOUR, FILL_COLOUR);
            otherRule.setElseFilter(true);
    
            FeatureTypeStyle fts = sf.createFeatureTypeStyle();
            fts.rules().add(selectedRule);
            fts.rules().add(otherRule);
    
            Style style = sf.createStyle();
            style.featureTypeStyles().add(fts);
            return style;
        }
    
        private Rule createRule(Color outlineColor, Color fillColor) { 
            Symbolizer symbolizer = null;
            Fill fill;
            Stroke stroke = sf.createStroke(ff.literal(outlineColor), ff.literal(LINE_WIDTH));
    
            switch (geometryType) { 
                case POLYGON:
                    fill = sf.createFill(ff.literal(fillColor), ff.literal(OPACITY));
                    symbolizer = sf.createPolygonSymbolizer(stroke, fill, geometryAttributeName);
                    break;
    
                case LINE:
                    symbolizer = sf.createLineSymbolizer(stroke, geometryAttributeName);
                    break;
    
                case POINT:
                    fill = sf.createFill(ff.literal(fillColor), ff.literal(OPACITY));
    
                    Mark mark = sf.getCircleMark();
                    mark.setFill(fill);
                    mark.setStroke(stroke);
    
                    Graphic graphic = sf.createDefaultGraphic();
                    graphic.graphicalSymbols().clear();
                    graphic.graphicalSymbols().add(mark);
                    graphic.setSize(ff.literal(POINT_SIZE));
                    symbolizer = sf.createPointSymbolizer(graphic, geometryAttributeName);
            }
            TextSymbolizer textSymbolizer = sf.createTextSymbolizer();
            textSymbolizer.setLabel(ff.property("RIDING"));
            Rule rule = sf.createRule();
            rule.symbolizers().add(symbolizer);
            rule.symbolizers().add(textSymbolizer);
            return rule;
        }
    
        private void setGeometry() { 
            GeometryDescriptor geomDesc = featureSource.getSchema().getGeometryDescriptor();
            geometryAttributeName = geomDesc.getLocalName();
    
            Class<?> clazz = geomDesc.getType().getBinding();
    
            if (Polygon.class.isAssignableFrom(clazz) || MultiPolygon.class.isAssignableFrom(clazz)) { 
                geometryType = GeomType.POLYGON;
    
            } else if (LineString.class.isAssignableFrom(clazz)
                    || MultiLineString.class.isAssignableFrom(clazz)) { 
                geometryType = GeomType.LINE;
            } else { 
                geometryType = GeomType.POINT;
            }
        }
    }

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