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

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

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

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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