手写GIS二三维地理空间几何计算GeoTools工具类
Posted 洛阳泰山
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了手写GIS二三维地理空间几何计算GeoTools工具类相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
简介
为了丰富网络上java gis空间计算的技术文章，我费了不少功夫，看了第三方开源工具geotools包的源码，把常用的几个计算封装成了一个工具类。目前工具类提供的方法有：
- polylineDivide 折线等分方法，就是把线段分成若干相等的点，求出分割点的坐标。
- pointAlong 根据某点占比线段的比例，求出该点的坐标。
- onLineSegment 判断点是否在线段上
- onLine 判断点是否在一条直线上
- midPoint 求线段中心点坐标
- nearestLineSegment 求距离目标点最近的线段
- distance 求某点到线段的距离 和 某点到某点的距离
- closestPoint 求目标点 ，距离线段上的最近点
- project 求目标点 在线段上的投影点
- projectionFactor 求目标点 在线段上的投影的投影系数
pom文件引入第三方jar包
<dependency>
<groupId>org.geotools</groupId>
<artifactId>gt-main</artifactId>
<version>24.3</version>
</dependency>
gis空间几何计算工具类代码（二维的计算，z坐标传0即可）
import org.geotools.geometry.jts.GeometryBuilder;
import org.locationtech.jts.geom.Coordinate;
import org.locationtech.jts.geom.LineSegment;
import org.locationtech.jts.geom.LineString;
import org.locationtech.jts.geom.Point;
import java.math.BigDecimal;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class GeoTools
/**
* 方法描述: 折线等分
*
* @param p0 起点
* @param p1 终点
* @param num 等分数
* @throws
* @Return @link List< Coordinate>
* @author tarzan
* @date 2022年02月22日 14:11:09
*/
public static List<Coordinate> polylineDivide (Coordinate p0, Coordinate p1, int num)
double factor=1.0D/num;
int points=num-1;
List<Coordinate> coordinates = new ArrayList<>(points);
for (int i = 0; i < points; i++)
coordinates.add(pointAlong(p0,p1,factor*(i+1)));
return coordinates;
/**
* 方法描述: 线段比例点坐标计算
*
* @param p0
* @param p1
* @param factor
* @return @link Coordinate
* @throws
* @author tarzan
* @date 2022年02月23日 13:49:52
*/
public static Coordinate pointAlong(Coordinate p0,Coordinate p1,double factor)
Coordinate coord = new Coordinate();
coord.x = p0.x + factor * (p1.x - p0.x);
coord.y = p0.y + factor * (p1.y - p0.y);
coord.z = p0.y + factor * (p1.z - p0.z);
return coord;
/**
* 方法描述: 判断点是否在线段上
*
* @param p 给定点
* @param p0 线段开始点坐标
* @param p1 线段结束点坐标
* @Return @link boolean
* @author tarzan
* @date 2022年02月20日 16:51:49
*/
public static boolean onLineSegment (Coordinate p, Coordinate p0, Coordinate p1)
double total = distance(p0, p1);
double toStart = distance(p, p0);
double toEnd = distance(p, p1);
double diff = total - toEnd - toStart;
return diff==0;
/**
* 方法描述: 判断点是否在一条直线上
*
* @param p 给定点
* @param p0 线段开始点坐标
* @param p1 线段结束点坐标
* @Return @link boolean
* @author tarzan
* @date 2022年02月22日 16:51:49
*/
public static boolean onLine(Coordinate p, Coordinate p0, Coordinate p1)
double lsLen = distance(p0, p1);
double toStart = distance(p, p0);
double toEnd = distance(p, p1);
double diff = lsLen - toEnd - toStart;
if(diff==0) return true;
diff = toEnd - toStart - lsLen;
if(diff==0) return true;
diff = toStart - toEnd - lsLen;
if(diff==0) return true;
return false;
/**
* 方法描述: 线段中间点
*
* @param p0
* @param p1
* @return @link Coordinate
* @throws
* @author tarzan
* @date 2022年02月23日 09:33:01
*/
public static Coordinate midPoint(Coordinate p0, Coordinate p1)
return new Coordinate((p0.x + p1.x) / 2.0D, (p0.y + p1.y) / 2.0D, (p0.z + p1.z) / 2.0D);
/**
* 方法描述: 获取点离多段线最近的线及投影点
*
* @param
* @return LineSegment
* @auther tarzan
* @date 2022年02月28日 14:09:10
*/
public static LineSegment nearestLineSegment(Coordinate p, List<LineSegment> lines)
double distance = Double.MAX_VALUE;
LineSegment result = null;
for (LineSegment ls : lines)
double distance2 = distance(p,ls.p0,ls.p1);
distance = Double.min(distance, distance2);
if (distance2 <= distance)
result=ls;
return result;
/**
* 方法描述: 点到线的距离
*
* @param p
* @param p0
* @param p1
* @return @link double
* @throws
* @author tarzan
* @date 2022年02月23日 09:21:13
*/
public static double distance(Coordinate p, Coordinate p0,Coordinate p1)
GeometryBuilder builder = new GeometryBuilder();
Point point = builder.pointZ(p.x, p.y, p.z);
LineString ls = builder.lineStringZ(p0.x, p0.y, p0.z, p1.x, p1.y, p1.z);
return point.distance(ls);
/**
* 方法描述: 点与点的距离
*
* @param p0
* @param p1
* @return @link double
* @throws
* @author tarzan
* @date 2022年02月23日 09:30:03
*/
public static double distance(Coordinate p0,Coordinate p1)
return p0.distance3D(p1);
/**
* 方法描述: 转换点坐标
*
* @param x
* @param y
* @param z
* @return @link Coordinate
* @throws
* @author tarzan
* @date 2022年02月22日 10:35:28
*/
public static Coordinate getCoordinate(BigDecimal x, BigDecimal y, BigDecimal z)
if(x==null)
x=BigDecimal.ZERO;
if(y==null)
y=BigDecimal.ZERO;
if(z==null)
z=BigDecimal.ZERO;
Coordinate coordinate=new Coordinate(x.doubleValue(),y.doubleValue(),z.doubleValue());
return coordinate;
/**
* 方法描述: 点与线最近点计算
*
* @param p 给定点
* @param p0 起始点
* @param p1 结束点
* @throws
* @Return @link Coordinate
* @author tarzan
* @date 2021年08月03日 18:01:42
*/
public static Coordinate closestPoint (Coordinate p, Coordinate p0, Coordinate p1)
double factor = projectionFactor(p,p0,p1);
if (factor > 0.0D && factor < 1.0D)
return project(p,p0,p1);
else
double dist0 = p0.distance3D(p);
double dist1 = p1.distance3D(p);
return dist0 < dist1 ? p0 : p1;
/**
* 方法描述: 点在线上的投影
*
* @param p
* @param p0
* @param p1
* @return @link org.locationtech.jts.geom.Coordinate
* @throws
* @author tarzan
* @date 2022年02月23日 09:25:31
*/
public static Coordinate project(Coordinate p,Coordinate p0, Coordinate p1)
if (!p.equals3D(p0) && !p.equals3D(p1))
double r = projectionFactor(p,p0,p1);
Coordinate coord = new Coordinate();
coord.x = p0.x + r * (p1.x - p0.x);
coord.y = p0.y + r * (p1.y - p0.y);
coord.z = p0.z + r * (p1.z - p0.z);
return coord;
else
return new Coordinate(p);
/**
* 方法描述: 投影系数
*
* @param p
* @param p0
* @param p1
* @return @link double
* @throws
* @author tarzan
* @date 2022年02月23日 09:26:33
*/
private static double projectionFactor(Coordinate p,Coordinate p0,Coordinate p1)
if (p.equals3D(p0))
return 0.0D;
else if (p.equals3D(p1))
return 1.0D;
else
return distance(p,p0,p1);
创作不易，花了不少时间和精力，如果对你有帮助，请点赞收藏，谢谢！！！
以上是关于手写GIS二三维地理空间几何计算GeoTools工具类的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章