Geometry几何结构与WKT空间坐标计算缓冲距离模型构建

青旅半醒 2023-09-30 13:52 13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

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）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。

![img][]

#### 线-缓冲距离——>面 ####

最简单的处理就是两个面。

![img][img 1]

缓冲面积包括矩形和绿色半圆

![img][img 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。

![img][img 3]

![img][img 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。

![img][img 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。

![img][img 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。

![img][img 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。

[img]: https://img-blog.csdnimg.cn/20191120233928312.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2Jvb255YQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[img 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
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[img 3]: https://img-blog.csdnimg.cn/20191120234201490.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2Jvb255YQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[img 4]: https://img-blog.csdnimg.cn/20191120234236254.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2Jvb255YQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[img 5]: https://img-blog.csdnimg.cn/20191120234335592.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2Jvb255YQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[img 6]: https://img-blog.csdnimg.cn/20191120234406796.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2Jvb255YQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[img 7]: https://img-blog.csdnimg.cn/20191120234444369.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2Jvb255YQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70