先了解几个基本概念,有助于了解本文应用场景
- 地理信息系统GIS-
- ArcGIS平台
- Geometry数据类型
-
应用场景示例
如图,该应用主要为使用ArcGIS做地理信息系统,使用SqlServer作为空间数据库,使用Java搭建后台服务处理数据,使用JS的Vue结合ArcGIS的API做前端的渲染,成功的将地理信息高亮标识在地图上
本文关注点:使用java对Geometry数据进行处理,附带对arcgis系统一些简单使用说明 简单描述一个gis应用系统的处理流程
1. 使用ArcGIS创建地理数据库,发布GIS服务
访问该接口,如图
image.png
那这个接口提供了那些功能呢?
支持的操作大概如下:
Supported Operations: Query Apply Edits Add Features Update Features Delete Features Calculate Validate SQL Generate Renderer Return Updates Iteminfo Thumbnail Metadata
由ArcGIS提供的这些服务,我们可以以可视化的方式,对空间地理信息进行查询及展示
后面我们将做进一步的说明
2. 空间数据以及WKT熟知文本
好的,我们有了数据库,也有了arcgis提供的服务,现在该如何新增空间数据呢?
先通过WKT了解下空间数据Geometry大概长什么样
到这里我们清楚了,所谓空间数据就是一个或一组坐标,这个坐标或坐标组有类型(POINT点LINESTRING线POLYGON面),通过这些坐标,GIS系统可以完整地定位查询绘制这些坐标信息
3. 向空间数据库插入数据
那数据库如何新增这些空间数据呢?
先了解一下SQLSERVER空间数据的插入语句长啥样
--GEOM是类型为Geometry的字段--
--我们向该字段新增了一条3D的多边形数据--
--geometry :: STGeomFromText () 是由SQLSERVER提供的函数,它能将WKT文本转换为数据库geometry类型的数据--
INSERT INTO [dbo].[TEST_GEO_TABLE] ( [GEOM] )
VALUES
( geometry :: STGeomFromText (
'POLYGON ((
113.507259000000005 22.24814946 8,
113.507188600000006 22.248088559999999 9,
113.507117399999998 22.24802743 10,
113.507046099999997 22.24796624 11,
113.507017300000001 22.247888209999999 12
))',4326 )
);
也就是说,将坐标转化为WKT文本,我们就可以插入空间数据。接下来我们要考虑的是如何产生WKT文本
4. 使用Java创建Geometry对象
wkt文本仅仅是一个字符串而已,直接将坐标点拼接成符合WKT格式的字符串不就可以了吗?
道理是这个道理,要做好可就难了。
- 拼接工作量巨大
- 拼接过程容易出错
- 拼接的结果不一定合法可用
我们需要一套JAVA API对数据进行处理,能够方便的创建Geometry对象,进行地理信息的绘制、创建、验证等等功能
市面上常见的GeometryApi有
/
/
点击上面链接可以访问其Github地址,本文将以jts为例进行说明
以下为JTS的部分API使用方式
@Test
public void geoTest() throws ParseException {
/**
* GeometryFactory工厂,参数一:数据精度 参数二空间参考系SRID
*/
GeometryFactory geometryFactory = new GeometryFactory(new PrecisionModel(PrecisionModel.FLOATING), 4326);
/**
* 熟知文本WKT阅读器,可以将WKT文本转换为Geometry对象
*/
WKTReader wktReader = new WKTReader(geometryFactory);
/**
* Geometry对象,包含Point、LineString、Polygon等子类
*/
Geometry geometry = wktReader.read("POINT (113.53896635 22.36429837)");
/**
* 将二进制流的形式读取Geometry对象
*/
WKBReader wkbReader = new WKBReader(geometryFactory);
/**
* 单纯的一个坐标点,单点可以创建Point,多点可以创建LineString、Polygon等
*/
Coordinate coordinate = new Coordinate(1.00, 2.00);
Point point = geometryFactory.createPoint(coordinate);
Polygon polygon = geometryFactory.createPolygon(new Coordinate[]{
new Coordinate(1, 2),
new Coordinate(1, 2),
new Coordinate(1, 2),
new Coordinate(1, 2),
new Coordinate(1, 2),
});
Geometry geometry1 = point;
Geometry geometry2 = polygon;
/**
* WKT输出器,将Geometry对象写出为WKT文本
*/
WKTWriter wktWriter = new WKTWriter();
String write = wktWriter.write(point);
}
JTS中Geometry数据类型的子类
image.png
根据github中相关文档介绍,我们已经可以在项目中引入相关坐标,并创建Geometry对象,构造WKT文本了
5. 使用JAVA向空间数据库新增数据
环境说明:本案例使用Spring+Mybatis实现
根据上面测试类中Api的使用,让我们总结几个要点
- 工厂类对象只需初始化一次,应放在配置类注入到Spring容器中
- 由前端或Excel导入相关坐标数据,生成Geometry对象
- 在保存数据对象生成sql时,将Geometry字段的值转化为
geometry :: STGeomFromText ()
的格式
6. 使用TypeHandler
处理sql?
聪明的同学想到了,geometry :: STGeomFromText ()
需要一个wkt文本,而Geometry对象有了,WKTWriter可以将对象转为wkt文本。
我们需要一个类型转换器,可以将实体对象中的地理信息对象转换成数据库需要的sql
Mybatis官方提供了BaseTypeHandler
它提供数据库类型和java类型属性之间的转化问题,例如将某个对象中JAVA对象Integer转成数据库的int类型
我曾经编写了如下的GeometryTypeHandler
将Geometry对象插入时转成geometry :: STGeomFromText ()
当从数据库读取Geometry时将二进制数据转成Geometry对象
/**
* @author wangqichang
* @since 2019/4/9
*/
@Slf4j
@MappedTypes(value = {Geometry.class})
public class GeometryTypeHandler extends BaseTypeHandler<Geometry> {
String geometryPrefix = "geometry :: STGeomFromText ( ";
@Override
public void setNonNullParameter(PreparedStatement preparedStatement, int i, Geometry geometry, JdbcType jdbcType) throws SQLException {
// /**
// * 这个是将数据库几何图形数据类型geometry 转换成java Geometry 处理器中设置参数方法
// * 参数的格式要调用sql函数geometry :: STGeomFromText ()进行参数转换
// * 可是PreparedStatement setString 后变成 'geometry :: STGeomFromText ()' 函数变字符串了
// */
//
// String geometryStr = geometry.toString();
// StringBuilder strParam = new StringBuilder(geometryPrefix);
// strParam.append(geometryStr).append(",").append(geometry.getSRID()).append(")");
// log.info(strParam.toString());
// preparedStatement.setString(i,strParam.toString());
}
@Override
public Geometry getNullableResult(ResultSet resultSet, String s) throws SQLException {
// try {
// WKBReader wkbReader = SpringContextUtil.getBean(WKBReader.class);
// Geometry geometry = wkbReader.read(resultSet.getBytes(s));
// return geometry;
// } catch (Exception e) {
// log.error(e.getMessage());
// throw new ServiceException(e.getMessage());
// }
return null;
}
@Override
public Geometry getNullableResult(ResultSet resultSet, int i) throws SQLException {
return null;
}
@Override
public Geometry getNullableResult(CallableStatement callableStatement, int i) throws SQLException {
return null;
}
}
注意:看代码中的注释,我最后生成的sql 为'geometry :: STGeomFromText ()'
,带有单引号,这句sql是一个字符串,并不是sqlserver可以解析的函数。
原因:深入了解Mybatis,你会发现TypeHandler
是针对PreparedStatement
参数化的转化器,这个是预编译的SQL先生成?
的占位符,任何实体属性值转化后都是被引号包裹,变成一个替换值,不能成为可执行的sql语句。正因如此,PreparedStatement
有防止sql注入的优点
7. 手写xml插入Geometry数据
通过Mybatis文档发现,Mybatis支持的Statement有三种STATEMENT, PREPARED, CALLABLE
预编译就是PREPARED,xml中会根据使用占位符#$不同使用不同Statement,如果想在sql中执行函数,只能让mybatis指定当前查询为STATEMENT
类型,编写xml即可实现
<insert id="insertCorridorBySql" parameterType="com.zh.xxx.entity.xxx" useGeneratedKeys="true"
keyProperty="objectid">
INSERT INTO [LINE_CORRIDOR] (
<include refid="other_coloum"/>
)
values (
#{lineName},
#{lineId},
#{corridorLayingtype},
#{corridorWorkdate},
#{corridorDepartment},
#{corridorStartWellId},
#{corridorEndWellId},
geometry :: STGeomFromText( #{wktText},4326),
#{corridorName}
)
</insert>
注意,wktText是一个非表字段的临时字段,我在此定义了一个父类,所有包含Geometry的空间表实体均继承此类,用于处理wkt文本
import cn.hutool.core.util.StrUtil;
import com.baomidou.mybatisplus.annotation.TableField;
import com.fasterxml.jackson.annotation.JsonIgnore;
import lombok.Data;
import org.locationtech.jts.geom.Geometry;
import org.locationtech.jts.io.WKTWriter;
import java.io.Serializable;
/**
* 针对Geometry获取Wkt文本字段做处理的Geometry父类,getWktText替代getText,输出三维wkt文本
* 针对sql_server无法识别POLYGON Z 语法,对wkt文本进行替换
*
* @author wangqichang
* @since 2019/7/1
*/
@Data
public class MyGeometry implements Serializable {
/**
* 三维wkt输出,默认为2D不带Z
*/
@TableField(exist = false)
@JsonIgnore
private WKTWriter wktWriter = new WKTWriter(3);
/**
* sql_server 与 jts wkt不兼容问题
*/
@TableField(exist = false)
@JsonIgnore
private static final String THREE_D_PRIFIX = "POLYGON Z";
@TableField(exist = false)
@JsonIgnore
private static final String TWO_D_PRIFIX = "POLYGON";
@TableField(exist = false)
@JsonIgnore
protected Geometry shape;
@TableField(exist = false)
@JsonIgnore
private String wktText;
public String getWktText() {
if (StrUtil.isBlank(wktText)){
if (getShape() != null) {
String wkt = wktWriter.write(shape);
if (wkt.startsWith(THREE_D_PRIFIX)) {
wktText = StrUtil.replace(wkt, THREE_D_PRIFIX, TWO_D_PRIFIX);
} else {
wktText = wkt;
}
}
}
return wktText;
}
}
8. 总结
- 使用相关工具包,我们可以方便的构建空间数据对象,插入空间数据库
- 一般java后台只需要做数据插入,空间数据的查询由GIS服务API提供,所以本文并没有对空间数据字段进行读取。甚至生成的实体也不需要Geometry字段(代码中Geometry只是个临时字段标识了
@TableField(exist = false)
) - java后台还需要对空间表中不是空间字段的信息做维护
- 效果图参考使用场景图。当然这个效果依赖了ArcGIS的JS API,本文不对此进行展开
采坑记录:
- jts与sqlserver识别的wkt不兼容
[2019-07-01 16:40:20,637] [ERROR] [http-nio-8905-exec-5] jdbc.audit 111 7. PreparedStatement.execute() INSERT INTO [zhundergroundcableline].[dbo].[LINE_CORRIDOR] ( [Shape] ) values ( geometry :: STGeomFromText( 'POLYGON Z((113.5079365 22.24850034
0, 113.5078521 22.24845659 0, 113.5077674 22.24841271 0, 113.5076826 22.24836872 0, 113.5075978 22.24832498 0))',4326) )
com.microsoft.sqlserver.jdbc.SQLServerException: 在执行用户定义例程或聚合“geometry”期间出现 Framework 错误:
System.FormatException: 24142: 在位置 8 处应为 "(",但输入中实际为 "Z"。
System.FormatException:
在 Microsoft.SqlServer.Types.WellKnownTextReader.RecognizeToken(Char token)
在 Microsoft.SqlServer.Types.SqlGeometry.GeometryFromText(OpenGisType type, SqlChars text, Int32 srid)