Geometry几何结构与WKT空间坐标计算缓冲距离模型构建

缺乏、安全感 2023-06-15 07:08 17阅读 0赞

*geometry*，英语单词，名词，意思是“几何学几何结构”。

[http://www.baike.com/wiki/WKT][http_www.baike.com_wiki_WKT]

[WKT][http_www.baike.com_wiki_WKT]，是一种文本标记语言，用于表示矢量几何对象、空间参照系统及空间参照系统之间的转换。它的二进制表示方式，亦即WKB(well-known binary)则胜于在传输和在数据库中存储相同的信息。该格式由开放地理空间联盟(OGC)制定。

## 概念/WKT ##

WKT(Well-known text)是一种文本标记语言，用于表示矢量几何对象、[空间参照系统][Link 1]及空间参照系统之间的转换。它的二进制表示方式，亦即[WKB][](well-known binary)则胜于在传输和在数据库中存储相同的信息。该格式由开放地理空间联盟(OGC)制定。

##  几何对象/WKT ##

WKT可以表示的几何对象包括：点，线，多边形，TIN（[不规则三角网][Link 2]）及多面体。可以通过几何集合的方式来表示不同维度的几何对象。

几何物体的坐标可以是2D(x,y),3D(x,y,z),4D(x,y,z,m),加上一个属于线性参照系统的m值。

以下为几何WKT字串样例：

POINT(6 10)
    
    LINESTRING(3 4,10 50,20 25)
    
    POLYGON((1 1,5 1,5 5,1 5,1 1),(2 2,2 3,3 3,3 2,2 2))
    
    MULTIPOINT(3.5 5.6, 4.8 10.5)
    
    MULTILINESTRING((3 4,10 50,20 25),(-5 -8,-10 -8,-15 -4))
    
    MULTIPOLYGON(((1 1,5 1,5 5,1 5,1 1),(2 2,2 3,3 3,3 2,2 2)),((6 3,9 2,9 4,6 3)))
    
    GEOMETRYCOLLECTION(POINT(4 6),LINESTRING(4 6,7 10))
    
    POINT ZM (1 1 5 60)
    
    POINT M (1 1 80)
    
    POINT EMPTY
    
    MULTIPOLYGON EMPTY

##  空间参照系统/WKT ##

一个表示空间参照系统的WKT字串描述了空间物体的测地基准、大地水准面、坐标系统及地图投影。

WKT在许多GIS程序中被广泛采用。ESRI亦在其shape文件格式(\*.prj)中使用WKT。

以下是空间参照系统的WKT表示样例：

COMPD\_CS\["OSGB36 / British National Grid + ODN",  
    PROJCS\["OSGB 1936 / British National Grid",  
        GEOGCS\["OSGB 1936",  
            DATUM\["OSGB\_1936",  
                [spheroid][]\["Airy 1830",6377563.396,299.3249646,AUTHORITY\["EPSG","7001"\]\],  
                TOWGS84\[375,-111,431,0,0,0,0\],  
                AUTHORITY\["EPSG","6277"\]\],  
            PRIMEM\["Greenwich",0,AUTHORITY\["EPSG","8901"\]\],  
            UNIT\["DMSH",0.0174532925199433,AUTHORITY\["EPSG","9108"\]\],  
            AXIS\["Lat",NORTH\],  
            AXIS\["Long",EAST\],  
            AUTHORITY\["EPSG","4277"\]\],  
        PROJECTION\["Transverse\_Mercator"\],  
        PARAMETER\["latitude\_of\_origin",49\],  
        PARAMETER\["central\_meridian",-2\],  
        PARAMETER\["scale\_factor",0.999601272\],  
        PARAMETER\["false\_easting",400000\],  
        PARAMETER\["false\_northing",-100000\],  
        UNIT\["metre",1,AUTHORITY\["EPSG","9001"\]\],  
        AXIS\["E",EAST\],  
        AXIS\["N",NORTH\],  
        AUTHORITY\["EPSG","27700"\]\],  
    VERT\_CS\["Newlyn",  
        VERT\_DATUM\["Ordnance Datum Newlyn",2005,AUTHORITY\["EPSG","5101"\]\],  
        UNIT\["metre",1,AUTHORITY\["EPSG","9001"\]\],  
        AXIS\["Up",UP\],  
        AUTHORITY\["EPSG","5701"\]\],  
    AUTHORITY\["EPSG","7405"\]\]

## **缓冲距离计算模型构建** ##

### **点-缓冲距离——>圆** ###

缓冲距离模拟真实近似圆图形，至少需要8个点。取值16个点，32个点，64个点.....之后点越多画的圆越准确。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2Jvb255YQ_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

### **线-缓冲距离——>面** ###

最简单的处理就是两个面。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2Jvb255YQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

缓冲面积包括矩形和绿色半圆

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2Jvb255YQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 2][]

### **矩形-缓存距离——>面** ###

得到的缓冲结果包括四个矩形和4各四分之一圆弧。如果不在乎太准确可以将圆弧都换成矩形。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2Jvb255YQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 3][]

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2Jvb255YQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 4][]

### 多边形——>不规则转规则图形 ###

由于多边形的不确定性，没法按照常规方法处理。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2Jvb255YQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 5][]

查找距离最远的两个点以此为半径画圆。难点：需要算出中心点和半径。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2Jvb255YQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 6][]

或者通过最大边最远距离画矩形。难点：

1.  确定起始点。
2.  关注边的角度计算。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2Jvb255YQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 7][]

## Geometry与WKT的应用 ##

*  计算区域内的点：区域匹配点
 *  附近人搜索：以点画圆

以点画圆的Geometry计算：

/**
    	 * create a Circle  创建一个圆，圆心(x,y) 半径RADIUS
    	 * @param x
    	 * @param y
    	 * @param RADIUS 单位（米）
    	 * @return
    	 */
    	public static Polygon createCircle(double x, double y, final double RADIUS){
    		final int SIDES = 32;//圆上面的点个数
    		//距离转度
    		double degree = RADIUS / (2 * Math.PI * 6378137.0) * 360;
    //		System.out.println("度："+degree);
    	    Coordinate coords[] = new Coordinate[SIDES+1];
    	    for( int i = 0; i < SIDES; i++){
    	        double angle = ((double) i / (double) SIDES) * Math.PI * 2.0;
    	        double dx = Math.cos( angle ) * degree;
    	        double dy = Math.sin( angle ) * degree;
    	        coords[i] = new Coordinate( (double) x + dx, (double) y + dy );
    	    }
    	    coords[SIDES] = coords[0];
    	    LinearRing ring = geometryFactory.createLinearRing( coords );
    	    Polygon polygon = geometryFactory.createPolygon( ring, null );
    	    return polygon;
    	}

geometry多边形是否包含某个点：

/**
    
         * 判断一个点是否在多边形上
    
         * @param geomWKT
    
         * @return true为在面上，false则不是
    
         * @throws ParseException
    
         */
    
        public static boolean isContains(String geomWKT,String pointWKT) throws ParseException{  
    
            WKTReader reader = new WKTReader( geometryFactory );  
    
            Geometry geom =reader.read(geomWKT);  
    
            Geometry point = reader.read(pointWKT);  
    
            return geom.contains(point);  
    
        }

注：GEO计算能力可以使用Redis的geohash 和Postgresql的空间计算能力。

[http_www.baike.com_wiki_WKT]: http://www.baike.com/wiki/WKT
[Link 1]: http://www.baike.com/sowiki/%E7%A9%BA%E9%97%B4%E5%8F%82%E7%85%A7%E7%B3%BB%E7%BB%9F?prd=content_doc_search
[WKB]: http://www.baike.com/sowiki/WKB?prd=content_doc_search
[Link 2]: http://www.baike.com/sowiki/%E4%B8%8D%E8%A7%84%E5%88%99%E4%B8%89%E8%A7%92%E7%BD%91?prd=content_doc_search
[spheroid]: http://www.baike.com/sowiki/spheroid?prd=content_doc_search
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2Jvb255YQ_size_16_color_FFFFFF_t_70]: https://img-blog.csdnimg.cn/20191120233928312.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2Jvb255YQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2Jvb255YQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: https://img-blog.csdnimg.cn/20191120234037994.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2Jvb255YQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2Jvb255YQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]: https://img-blog.csdnimg.cn/20191120234115847.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2Jvb255YQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70
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