本文主要是介绍Java中使用JTS对空间几何计算(距离、点在面内、长度、面积、相交等)模拟的大概写法，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！
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
<!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.locationtech.jts/jts-core --><dependency><groupId>org.locationtech.jts</groupId><artifactId>jts-core</artifactId><version>1.18.2</version></dependency>
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-precisionGeometry 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: truePoint 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-LinearRingLinearRing 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 coords1Coordinate[] 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distancePoint 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distancePoint 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;}
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