前端几何计算GIS分析算法库介绍及优缺点分析

前言

在WebGIS开发中，经常要用到一些常用的几何计算，GIS空间分析等功能，如点到线的距离、点与多边形的关系、计算面积、缓冲区分析、最短路径分析等，这样灵活性会更好；那怎么实现这些功能呢？有没有一些好用的前端GIS空间分析库？各有啥优缺点？

JSTS

JSTS 是一个 ECMAScript 空间谓词和函数库，用于处理符合开放地理空间联盟发布的 SQL 简单特征规范的几何。JSTS 也是成熟的 Java 库JTS的一个端口。

该项目的主要目标是为网络地图应用程序提供一个完整的库来处理和分析简单的几何图形，但 JSTS 也可以用作独立的几何图形库。

JSTS 是通过 AST 到 AST 转换保留JTS API使用原始 JTS Java 源的自动翻译制作的，除了 I/O 相关类，这些类已被选择性地手动移植并支持 WKT、GeoJSON 和 OpenLayers 3+。

github地址： https://github.com/bjornharrtell/jsts

核心特征:

几何模型（点、线、面积）
几何操作（例如，相交、联合、内部等）
几何构造
度量函数（例如笛卡尔二维距离、豪斯多夫距离）
空间算法（例如缓冲区创建、线偏移、线简化）
几何数学函数（如角度、距离等）
空间结构（如四叉树和R-树、Delauney三角测量）
输入/输出（例如WKT、GML）
高精度算术

用法： http://bjornharrtell.github.io/jsts/

var reader = new jsts.io.WKTReader()
var a = reader.read('POINT (-20 0)')
var b = reader.read('POINT (20 0)')
// Buffer A and B by 40 units
a = a.buffer(40)
b = b.buffer(40)
// Intersection of A and B
var intersection = a.intersection(b)
// Difference of A and B
var difference = a.difference(b)
// Union of A and B
var union = a.union(b)
// Symmetric difference of A and B
var symDifference = a.symDifference(b)

其中JSTS的基本概念与JTS相同。JTS基本概念和使用： https://blog.csdn.net/runing9/article/details/51890350

优点：

功能强大的开源库
支持平面坐标系，不限制于地理坐标系

缺点：

文档缺少，示例缺少

Turf

Turf.js是JavaScript 空间分析库，Turf 实现了常用的空间分析操作，例如生成缓冲区、计算等高线，建立 TIN 等等。以往只属于桌面 GIS 的分析功能，已经可以在浏览器中使用。 Turf 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，还可以通过 Node.js 在服务器端使用。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；

github地址： https://github.com/Turfjs/turf

主要功能:

Measurement 测量计算
Coordinate Mutation 坐标变换
Transformation 数据处理
Feature Conversion 要素转换
Misc
Helper 数据工具
Random 随机生成数据
Interpolation 插值
Joins 空间关联
Grids 网格计算
Classification
Aggregation 聚合
Meta 元数据使用方法
Assertions 类型校验
Booleans 布尔类方法
Unit Conversion 单位换算

用法: http://turfjs.org/

前端编译工具或者node 环境中使用：

var collect = require('@turf/collect');
// or in ES6
import collect from '@turf/collect';
// 使用
collect(points, polys, 'population', 'populationValues');

// 全量引用
 
import * as turf from '@turf/turf'

浏览器中直接使用

<script src='https://unpkg.com/@turf/turf@6/turf.min.js'></script>
<script>  
  var bbox = turf.bbox(features);
</script>

turf缓冲区分析

turf 绘制等值线

优点:

功能强大的GIS开源库，持续更新
文档全，示例多

缺点：

turf.js只支持3857和4326的坐标系。其他坐标系都不支持

geometric

geometric是一个用于处理几何的 JavaScript 库。非常的小巧。

github地址：https://github.com/HarryStevens/geometric

功能：提供了点，线，面的及相交判断的相交算法 .

网页浏览器

在原版中，geometric全局导出。您可以使用 unpkg 中的最新版本。

或

npm i geometric -S

用法


const geometric = require("geometric");
var first_draw = 1;
var width = 960, height = 500;
var initial_separation = 200;
var rect_width = 40, rect_height = 20;

var data = [[-initial_separation + width / 2, height / 2], [initial_separation + width / 2, height / 2]], full_datum, half_datum, full_translate, half_translate;
var angle = geometric.lineAngle([data[0], data[1]]);
var full_distance = geometric.lineLength([data[0], data[1]]);
var half_distance = full_distance / 2;

示例代码 https://bl.ocks.org/HarryStevens/c4eddfb97535e8e01643325cb43175ff

https://bl.ocks.org/HarryStevens/5fe49df19892c04dfb9883c217571409

优点：

小而精
代码可读性和理解门槛很低，非常适合用于借鉴其中的代码

缺点:

只有几何计算相关的功能，对GIS空间分析的功能支持不够

VJMAP

唯杰地图为AutoCAD图WebGIS可视化显示开发提供的一站式解决方案，完全兼容dwg格式、23d效果完美切换、高性能webgl渲染、个性化地图定制、矢量栅格瓦片全支持、跨平台私有化部署。几何算法库是其SDK中的一个部分。

地址: https://vjmap.com/guide/geo.html

几何算法主要功能:

点相关算法
线相关算法
多边形相关算法
矩形外包盒相关算法
圆和椭圆及曲线相关算法
网络拓扑图相关算法
等值线分析相关算法

用法: 前端sdk库，可直接在html中引入样式<link rel="stylesheet" type="text/css" href="https://vjmap.com/demo/js/vjmap/vjmap.min.css">和脚本文件 <script type="text/javascript" src="https://vjmap.com/demo/js/vjmap/vjmap.min.js"></script> ；或安装npm包 npm install vjmap来进行开发。

示例:

最短路径算法 https://vjmap.com/demo/#/demo/map/geo/geoFindShortestPath