# GISAlgorithm **Repository Path**: gcjait/GISAlgorithm ## Basic Information - **Project Name**: GISAlgorithm - **Description**: No description available - **Primary Language**: Unknown - **License**: Not specified - **Default Branch**: main - **Homepage**: None - **GVP Project**: No ## Statistics - **Stars**: 0 - **Forks**: 0 - **Created**: 2024-05-21 - **Last Updated**: 2024-05-21 ## Categories & Tags **Categories**: Uncategorized **Tags**: None ## README [TOC] # GIS常用算法 作为一个 GISer，在日常 WebGIS 开发中，会常用到的 [turf.js](http://turfjs.org/)，这是一个地理空间分析的 JavaScript 库，经常搭配各种 WebGIS JsAPI 使用，如 [Leaflet](https://leafletjs.com/)、[MapboxGL](https://www.mapbox.com/mapbox-gljs)、[OpenLayers](https://openlayers.org/) 等；在后台 Java 开发中，也有个比较强大的GIS库，[GeoTools](https://www.geotools.org/)，里面包含构建一个完整的地理信息系统所需要的全部工具类；数据库端常用是 [postgis](https://postgis.net/) 扩展，需要在 [PostgreSQL](https://www.postgresql.org/) 数据库中引入使用。 然而在开发某一些业务系统的时候，有些需求只需要调用某一个 GIS 算法，简单的几行代码即可完成，没有必要去引用一个 GIS 类库。 而且有些算法在这些常用的GIS类库中没有对应接口，就比如在下文记录的这几种常用算法中，求垂足、判断线和面的关系，在 [turf.js](http://turfjs.org/) 就没有对应接口。 下面文章中是我总结的一些常用 GIS 算法，这里统一用JavaScript 语言实现，因为 JS 代码相对比较简洁，方便理解其中算法逻辑，也方便在浏览器下预览效果。 在具体应用时可以根据具体需求，翻译成 Rust、C/C++、Java、C#.NET、Python 等语言来使用。 文中代码大部分为之前遇到需求时在网上搜索得到，然后自己根据具体需要做了优化修改，通过这篇文章做个总结收集，也方便后续使用时查找。 ## 1 算法介绍与示例代码 以下方法中传参的点、线、面都是对应 GeoJSON 格式中 `coordinates`，方便统一调用。 GeoJSON 标准参考：https://geojson.org/ ### 简单的类型约定 ``` js /** * @typedef {[number, number]} LonLat * @typedef {LonLat[]} LineString * @typedef {LonLat[]} Ring * @typedef {LonLat[][]} Polygon * @typedef {[LonLat, LonLat]} LineSegment */ ``` 以下所有算法函数用到三个简单的输入类型，两个数构成的数组称为 `LonLat`，即经纬度点；`LonLat` 数组，即一系列的经纬度点，称为折线，特殊情况下，两个点构成的叫线段 `LineSegment`；多个 `LonLat` 点除了表示折线外，还可以表示闭合的单一多边形 `Ring`，但是在 GeoJSON 中， `Polygon` 是允许有多个简单多边形构成的，即 `LonLat[][]`。 ``` js // LonLat 经纬度点 const p1 = [112.5, 41.4] // LineString 折线 const l1 = [[112.5, 41.4], [112.5, 41.5], [112.5, 41.6]] // LineSegment 线段 const seg = [[112.5, 41.4], [112.5, 41.5]] // Ring 单环 const ring = [[112.5, 41.4], [112.9, 41.5], [113.1, 40.6], [112.5, 41.4]] // Polygon 多边形 const polygon = [[[112.5, 41.4], [112.9, 41.5], [113.1, 40.6], [112.5, 41.4]]] ``` ### 1.1 经纬度点之间的距离 getDistance > 适用场景：测量 ```js const p1 = [112.5, 41.2] const p2 = [121.3, 22.4] const distance = getDistance(p1, p2) // 2249255.8 ``` ### 1.2 根据已知线段以及到起点距离，求目标点坐标 getLinePoint > 适用场景：封闭管段定位问题点 ```js const l1 = [[116.01,40.01],[116.52,40.01]] const offset = 8500 getLinePoint(l1, offset) // return [116.1096913821572, 40.01] ``` ### 1.3 已知点、线段，求垂足 getFootPoint 垂足可能在线段上，也可能在线段延长线上。 > 适用场景：求垂足 ```js const l1 = [[116.01,40.01],[116.52,40.01]] const p1 = [116.35, 40.08] getFootPoint(l1, p1) // return [116.35, 40.01] ``` ### 1.4 线段上距离目标点最近的点 getShortestPointInLine 不同于上面求垂足方法，该方法求出的点肯定在线段上。 如果垂足在线段上，则最近的点就是垂足，如果垂足在线段延长线上，则最近的点就是线段某一个端点。 > 适用场景：根据求出最近的点计算点到线段的最短距离 ```js const l = [[116.01,40.01],[116.52,40.01]] const p = [116.72, 40.18] getShortestPointInLine(l, p) // return [116.52, 40.01] ``` ### 1.5 点缓冲 bufferPoint 这里缓冲属于测地线方法，由于这里并没有严格的投影转换体系，所以与标准的测地线缓冲还有些许误差，不过经测试，半径 100km 内，误差基本可以忽略。 具体缓冲类型可看下之前的文章 [你真的会用PostGIS中的buffer缓冲吗？](https://blog.csdn.net/gisarmory/article/details/109646712) > 适用场景：根据点和半径画圆 ```js const p = [116.72, 40.18] bufferPoint(p, 50000, 64) // 返回一个数组，有 64 个 LonLat ``` ### 1.6 点和面关系 pointInPolygon 该方法采用射线法思路实现。 了解射线法可参考：https://blog.csdn.net/qq_27161673/article/details/52973866 这里已经考虑到环状多边形的情况。 > 适用场景：判断点是否在面内 ```js const polygon = [ [ [116.1, 39.5], [116.1, 40.5], [116.9, 40.5], [116.9, 39.5], ], [ [116.3, 39.7], [116.3, 40.3], [116.7, 40.3], [116.7, 39.7], ], [ [116.4, 39.8], [116.4, 40.2], [116.6, 40.2], [116.6, 39.8], ] ] pointInPolygon([116.35, 40.08], polygon) // return 0 pointInPolygon([116.35, 40.08], polygon) // return 1 pointInPolygon([116.35, 40.08], polygon) // return 2 ``` ### 1.7 线段与线段的关系 intersectLineAndLine > 适用场景：判断线和线的关系 ```js const l1 = [[116.01,40.01],[116.52,40.01]] const l2 = [[116.33,40.21],[116.36,39.76]] intersectLineAndLine(l1, l2) // return 1 ``` ### 1.8 线和面关系 intersectLineAndPolygon & intersectLineAndRing > 适用场景：判断线与面的关系 该方法考虑到环状多边形的情况，且把相切情况分为了内切和外切。 参考链接：https://www.cnblogs.com/xiaozhi_5638/p/4165353.html ```js const l1 = [[116.01,40.01],[116.52,40.01]] const l2 = [[116.33,40.21],[116.36,39.76]] const l3 = [[116.3,39.7],[116.4,40.1]] const polygon = [ [ [116.1, 39.5], [116.1, 40.5], [116.9, 40.5], [116.9, 39.5], ], [ [116.3, 39.7], [116.3, 40.3], [116.7, 40.3], [116.7, 39.7], ], [ [116.4, 39.8], [116.4, 40.2], [116.6, 40.2], [116.6, 39.8], ] ] intersectLineAndPolygon(l1, polygon) // return 1 intersectLineAndPolygon(l2, polygon) // return 0 intersectLineAndPolygon(l3, polygon) // return 4 ``` ### 1.9 GeoJSON 面转线 convertPolygonToPolyline > 适用场景：只有 GeoJSON 面数据，获取线的边界 ```js const polygon = { "type": "FeatureCollection", "features": [ { "type": "Feature", "properties": {}, "geometry": { "type": "Polygon", "coordinates": [ [ [ 112.34344482421875, 22.172144917381736 ], [ 114.74395751953125, 22.172144917381736 ], [ 113.51348876953124, 23.274150156028483 ], [ 112.34344482421875, 22.172144917381736 ] ] ] } } ] } convertPolygonToPolyline(polygon) // 输出 /* { "type": "FeatureCollection", "features": [ { "type": "Feature", "properties": {}, "geometry": { "type": "MultiLineString", "coordinates": [ [ [ 112.34344482421875, 22.172144917381736 ], [ 114.74395751953125, 22.172144917381736 ], [ 113.51348876953124, 23.274150156028483 ], [ 112.34344482421875, 22.172144917381736 ] ] ] } } ] } */ ``` ## 2 在线示例 在线示例：[GISAlgorithm Demo](http://gisarmory.xyz/blog/index.html?demo=GISAlgorithm) 代码地址：[GISAlgorithm Code](http://gisarmory.xyz/blog/index.html?source=GISAlgorithm) --- 原文地址：http://gisarmory.xyz/blog/index.html?blog=GISAlgorithm 关注《[GIS兵器库](http://gisarmory.xyz/blog/index.html?blog=wechat)》， 只给你网上搜不到的GIS知识技能。 ![](http://blogimage.gisarmory.xyz/20200923063756.png) 本文章采用 [知识共享署名-非商业性使用-相同方式共享 4.0 国际许可协议 ](https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/deed.zh)进行许可。欢迎转载、使用、重新发布，但务必保留文章署名《GIS兵器库》（包含链接：  [http://gisarmory.xyz/blog/](http://gisarmory.xyz/blog/)），不得用于商业目的，基于本文修改后的作品务必以相同的许可发布。 # 贡献者 - [@gisarmory](https://github.com/gisarmory) - [@四季留歌](https://github.com/onsummer)