GIS 拓扑讲解点线面几何体的拓扑关系判断及运算分析 _turf 案例

Turf.js 简介

Turf.js是 JavaScript  空间分析库，由 Mapbox 提供，Turf 实现了

1. 空间分析操作，例如生成缓冲区、计算等高线，建立 TIN 等；

2. 空间几何对象关系的计算，点、线、面之间包含、相交等

Turf.js 使用 JavaScript 编写，通过 npm 进行包管理。良好的模块化设计使得 Turf 不仅可用于浏览器端(以往只属于桌面 GIS  的分析功能，已经可以在浏览器中使用)，还可以通过 Node.js 在服务器端使用（过往一般只能找到 java 或者 C++分析包）。当然也支持其它预研版本

• Java (Android,      Java SE)

  The          current to-do list for porting to Java
  

• Swift (iOS,      macOS, tvOS, watchOS, Linux)

Turf 原生支持 GeoJSON 矢量数据。GeoJSON 的优点是结构简单，并且得到了所有网页地图 API 的支持；但 GeoJSON  不支持空间索引，这个缺点可能会限制 Turf 处理大型文件的能力效率。

Turf 可以非方便地集成到 Leaflet.js 地图控件中，Mapbox 也为其提供了相应的 Mapbox.js 插件。

Turf 的数据标准是 WGS84 经度、纬度坐标，大多数 Turf 函数使用 GeoJSON 功能，如点 Point、线 LineString、面 Polygon

TurfTurf.js 库应用：点线面几何体的拓扑关系判断及运算分析

Turf 功能简介

Turf 功能列表：

• MEASUREMENT：计算工具，测量，计算面积area、长度length、中心点midpoint。点到线的长度：pointToLineDistance，点到线上最近的投影点 nearestPointOnLine

• COORDINATE MUTATION：坐标变换，坐标翻转 flip、倒置 rewind、截取 truncate

• TRANSFORMATIONL：拓扑运算、图形变换生成，主要用于，比如：合并图形、给出点与半径生成圆形、缓冲区 buffer

• HELPER：坐标数组，生成 GeoJSON feature，

• RANDOM：随机图形生成

• MISC：杂项目

• JOINS：坐标筛选，pointsWithinPolygon筛查出在多边形内的坐标、

• GRIDS：网格，生成各种网格

• classification：分类，nearestPoint，寻找最靠近目标的点

• BOOLEANS：拓扑关系判断

• UNIT CONVERSION： 单位换算，转换面积、长度等度量单位，toWgs84 toMercator(麦卡托/WGS84 互转)

  
  

一般要到最多的是 BOOLEANS 拓扑关系判断、JOINS 筛选、COORDINATE  MUTATION 坐标变换，像 MEASUREMENT 计算工具(百度、高德都自带数学工具)，其中最常用的一概是拓扑关系了。

Turf 拓扑关系判断

在数学上，拓扑关系有

拓扑关系图

Turf 提供的拓扑关系判断，Geometry 之间的关系有如下几种：

拓扑关系判断需要注意点是：

overlaps 重叠

这里的重叠跟平时我们理解的不太一样，这里的重叠，必须是 A 与 B 有交集，且 A 与 B 的交集不能和 A，B 一样，其实就是我们平时理解的相交。

该方法只使用与两个 Polyline 之间或者两个 Polygon 之间。

crosses 穿过（相交)

这里的拓扑关系比较特殊，使用 crosses，不能在同纬度使用，但可以在不同的维度使用，如：点和线，线和面等。

不能在线与线之间，和点与点之间，也不能在面与面之间使用。

insertect 相交（交叠)

这里的相交就容易理解了，只要满足上面任意一种情况，都能成为 insertect。

对于需要交叉裁剪的（如：相交的，这里的相交是，overlaps，而不是 insertect），再进行逻辑分析

contains 包含

必须完全在范围之内的。

Turf.js 拓扑判断函数

• 完全包含：booleanContains(feature1,feature2) //feature2 是否完全包含在 feature1 中

• 全被包含：booleanWithin(feature1,feature2) //feature1 是否完全在 feature2 中

• 相交判断：booleanCrosses(feature1,feature2) //feature1,feature2 是否相交

• 相离判断：booleanDisjoint(feature1,feature2) //feature1,feature2 是否相离

• 重合判断：booleanEqual(feature1,feature2) //feature1,feature2 是否重合

• 重叠判断：booleanOverlap(feature1,feature2) //feature1,feature2 是否重叠，判断线面

  
  

• 闭合判断：booleanClockwise(line) //线是否闭合

• 平行判断：booleanParallel(line,line) //两条线是否平行

  
  

• 点在线上：booleanPointOnLine(point,line) //点是否在线上

• 点在面上：booleanPointInPolygon(point,polygon) //点是否在面中

官方文档已经讲的非常详细，不必多说

拓扑运算分析

拓扑关系及运算分析：

推荐阅读《代数拓扑\集合拓扑\代数拓扑\拓扑关系\拓扑结构_笔记》

拓扑示意图

并集运算

交集运算

补集运算

合并运算

turf 关系分析函数

turf.js 关系分析函数主要在 TRANSFORMATION 下，api 参考：http://turfjs.org/docs/#buffer

这方面，觉得没有必要多谢，还是看 api 吧

Turf.js 代码引入

官网：http://turfjs.org/ 

git：https://github.com/Turfjs/turf

turf 安装：

npm install@turf/turf

单独安装某个模块

npm install@turf/point @turf/buffer

TypeScript 版本使用

npm install--save @types/turf

现在的打包工具，直接第一条

项目导入

import * as turf from '@turf/turf' 
var point = turf.point([-75.343, 39.984]);var linestring = turf.lineString([[-24, 63], [-23, 60], [-25, 65], [-20, 69]], {name: 'line 1'});var polygon = turf.polygon([[[-5, 52], [-4, 56], [-2, 51], [-7, 54], [-5, 52]]], { name: 'poly1' });
var collection = turf.featureCollection([point,linestring,polygon]);
var geometry = {  "type": "Point",  "coordinates": [110, 50]};var feature = turf.feature(geometry);

使用方面，就没有啥好说的，网上搜到了一些案例，可以看一下。

Turf.js 应用案列

Openlayers +    Turf.js 实现云朵标注

Openlayers + Turf.js 实现云朵标注

这里用 Turf.js 只是为了用 union 方法, 将多个圆拼凑起来. 

OL4结合turf.js实现等值线

使用leafletjs、turfjs前端绘制点线面缓冲区

参考资料：

利用 Turf.js 实现点线面几何体的拓扑关系判断  https://blog.csdn.net/u013240519/article/details/84144336

JTS Geometry 关系判断和分析 https://www.cnblogs.com/duanxingxing/p/5150487.html

arcgis js 几种拓扑关系详解 https://www.cnblogs.com/sguozeng/p/10250135.html

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