GeoTools 地理信息系統開發

王顓

本碩皆為地理資訊系統專業，曾任職於航太天繪科技有限公司、原中國移動雄安產業研究院，現任職於京東科技集團。一直從事地理資訊系統軟體的研發工作，在智慧城市、智慧園區、國土空間規劃、緊急預警、自然資源監管等領域具有十多個成功專案的經驗。

劉鈞文

哈爾濱工業大學碩士，中國電腦學會（CCF）會員。曾任京東科技演算法研究員，現任職於紅山微電子技術有限公司。一直從事時空資料引擎的開發、時空資料產品的研發工作。

王新宇

本科就讀華盛頓大學西雅圖校區地理資訊系統。現在讀於南加州大學太空資料科學碩士，具有多年GeoTools使用經驗，熟讀原始碼。

孫運娟

香港理工大學地理資訊學博士在讀，具有多年的時空大數據處理和分析經驗。

第 1 章 GeoTools 基本知識 1

1.1 GeoTools 簡介 2

1.2 GeoTools 架構 2

1.3 GeoTools 特性 3

1.4 GeoTools 生態 4

1.4.1 兼容地理信息系統標準 4

1.4.2 內部生態 5

1.4.3 外部生態 8

1.5 本章小結 11

 

第 2 章 GeoTools 快速入門 12

2.1 Java 概述 12

2.1.1 Java 語言特性 12

2.1.2 JDK 與JRE 14

2.2 GeoTools 的構建 15

2.2.1 安裝構建工具 15

2.2.2 使用Maven 構建GeoTools 16

2.2.3 Java 8 與Java 11 18

2.3 GeoTools 的使用方式 18

2.3.1 引用GeoTools 依賴包 19

2.3.2 使用GeoTools 的接口 19

2.3.3 使用GeoTools 工具類 20

2.3.4 使用工廠模式 20

2.4 本章小結 21

 

第3 章 Java 拓撲庫 22

3.1 幾何對象模型概述 22

3.1.1 空間實體概述 22

3.1.2 如何描述空間實體 23

3.1.3 OpenGIS 幾何對象模型 24

3.2 幾何對象模型分類 24

3.2.1 幾何對象 25

3.2.2 簡單數據模型 26

3.2.3 集合數據模型 29

3.2.4 曲線和曲面數據模型 32

3.3 空間關系運算 33

3.3.1 九交模型概述 33

3.3.2 GeoTools 對空間關系運算的支持 37

3.4 空間索引 41

3.4.1 四叉樹 41

3.4.2 k 維樹 42

3.4.3 R 樹 43

3.5 本章小結 44

 

第4 章 空間坐標系 45

4.1 地球橢球體 45

4.2 地圖投影 46

4.2.1 地圖投影方法 46

4.2.2 常用地圖投影 48

4.3 坐標系的WKT 51

4.4 GeoTools 中的坐標系 52

4.4.1 系統架構 52

4.4.2 坐標參考系統基礎分類 53

4.4.3 不同坐標參考系統的關聯與約束 54

4.5 本章小結 57

 

第5 章 空間矢量數據管理 59

5.1 DataStore 數據管理框架 59

5.1.1 架構設計 59

5.1.2 DataStore 60

5.1.3 FeatureSource 61

5.1.4 FeatureStore 63

5.1.5 SimpleFeature 63

5.1.6 SimpleFeatureType 64

5.1.7 FeatureCollection 65

5.2 WKT 67

5.2.1 WKT 概述 67

5.2.2 WKT 對幾何對象的描述方法 67

5.2.3 GeoTools 對WKT 的解析工具 68

5.3 GeoJSON 69

5.3.1 GeoJSON 概述 69

5.3.2 GeoJSON 對空間幾何對象的描述方法 69

5.3.3 GeoTools 對GeoJSON 的解析工具 70

5.4 Shapefile 71

5.4.1 Shapefile 概述 71

5.4.2 Shapefile 結構 72

5.4.3 GeoTools 對Shapefile 的支持 72

5.5 GeoPackage 74

5.5.1 GeoPackage 介紹 74

5.5.2 GeoPackage 的內部結構 74

5.5.3 GeoTools 中的GeoPackage 79

5.6 實現一個自定義CSVDataStore 81

5.6.1 CSVDataStore 的實現 82

5.6.2 CSVFeatureSource 的實現 83

5.6.3 CSVFeatureReader 的實現 85

5.6.4 CSVDataStoreFactory 的實現 88

5.7 本章小結 91

 

第6 章 柵格數據模型 92

6.1 柵格數據概述 92

6.2 圖像金字塔 93

6.2.1 圖像金字塔概述 93

6.2.2 構建圖像金字塔 94

6.3 GeoTools 的柵格數據管理框架 94

6.3.1 架構設計 94

6.3.2 GridCoverage 簡介 95

6.3.3 GeoTools 中的柵格圖像處理 96

6.4 GeoTIFF 介紹 98

6.4.1 GeoTIFF 概述 98

6.4.2 GeoTools 讀取GeoTIFF 文件 99

6.5 本章小結 100

 

第7 章 地圖樣式與渲染 101

7.1 地圖樣式簡介 101

7.1.1 架構設計 101

7.1.2 符號樣式 103

7.1.3 標註樣式 104

7.1.4 使用SLD 104

7.2 GeoTools 中的地圖渲染 107

7.3 本章小結 109

 

第8 章 空間查詢與空間分析 110

8.1 空間查詢 110

8.1.1 上下文查詢語言 110

8.1.2 擴展上下文查詢語言 111

8.1.3 空間查詢過濾器 111

8.1.4 空間查詢對象 112

8.2 矢量空間分析 113

8.3 圖分析 115

8.3.1 圖概述 115

8.3.2 GeoTools 中圖對象的構建 116

8.3.3 最短路徑算法 117

8.3.4 GeoTools 中最短路徑算法的使用 117

8.4 柵格空間分析 118

8.4.1 柵格重投影 118

8.4.2 常用柵格空間分析實例 119

8.5 本章小結 124

 

第9 章 GeoTools 使用數據庫 125

9.1 數據庫系統 125

9.1.1 什麽是數據庫 125

9.1.2 數據庫的分類 126

9.1.3 空間數據庫 127

9.2 GeoTools 對關系數據庫的支持 128

9.2.1 JDBC 簡介 128

9.2.2 GeoTools 對JDBC 的擴展 129

9.2.3 主要關系數據庫簡介 131

9.2.4 不同關系數據庫的使用方式 132

9.3 GeoTools 對非關系數據庫的支持 135

9.3.1 主要非關系數據庫簡介 135

9.3.2 不同非關系數據庫的使用方式 136

9.4 本章小結 138

 

第 10 章 GeoTools 地圖組件 139

10.1 地圖可視化概述 139

10.2 Java 對可視化的支持 139

10.3 gt-swing 模塊 141

10.3.1 JMapPane 141

10.3.2 JMapFrame 143

10.3.3 Dialog 類 144

10.3.4 Wizard 類 145

10.4 gt-swt 模塊 147

10.4.1 SWTMapFrame 147

10.4.2 Rich Client Platform 148

10.5 本章小結 150

 

第 11 章 空間數據管理系統 151

11.1 空間數據管理系統架構設計 151

11.2 空間數據管理系統實現 152

11.2.1 空間數據模擬生成模塊 153

11.2.2 坐標變換模塊 154

11.2.3 空間數據格式轉換模塊 154

11.2.4 空間數據質檢模塊 157

11.2.5 空間數據歸檔入庫模塊 160

11.3 本章小結 162

 

第 12 章 常見問題 163

12.1 如何獲取GeoTools 的開源許可證 163

12.2 GeoTools 的依賴下載問題 164

12.3 Shapefile 亂碼問題 165

12.4 針對要素的細節操作問題 167

12.4.1 reType 方法 167

12.4.2 first 方法 167

12.4.3 createType 方法 168

12.4.4 bounds 方法 168

12.5 更新schema 失敗問題 168

12.6 坐標軸順序問題 169

12.7 圓形問題 169

12.8 經緯度距離計算問題 171

12.9 本章小結 172