写给小白的地理信息的表示法：GeoJSON

Posted on 2023年4月15日 by hackdl

简介

GeoJSON 是一种使用 JSON 来编码各种地理数据结构的格式，是一种轻量级的数据交换格式，可以用来表示几何对象、属性数据、空间参考系统等信息

由两种对象组成：Geometry（几何对象）和 Feature（空间行状）

几何对象用来描述地理空间中的点、线、面等几何形状
空间行状用来描述一个有界的实体，包括几何对象和其他属性信息

几何对象类型有：

点：Point
多点：MultiPoint
线：LineString
多线：MultiLineString
面：Polygon
多面：MultiPolygon
几何集合：GeometryCollection

空间行状类型有：

空间行状：Feature
空间形状集合：FeatureCollection

举例

几何对象和空间行状可以相互嵌套

const GeoJSON = {
  type: "FeatureCollection",
  features: [
    {
      type: "Feature",
      geometry: { type: "Point", coordinates: [121.4737, 31.2304] },
      properties: { id: 1 },
    },
    {
      type: "Feature",
      geometry: { type: "Point", coordinates: [121.4837, 31.2504] },
      properties: { id: 2 },
    },
  ],
};

空间行状

FeatureCollection

FeatureCollection 是 Feature 对象的集合，用来表示一组 Feature 对象

由 type 和 features 两个属性组成：

type 属性的值为 FeatureCollection
features 属性的值为 Feature 对象的数组

const FeatureCollectionJSON = {
  type: "FeatureCollection",
  features: [feature],
};

Feature

Feature 对象用来表示几何对象的属性信息

由 type、geometry 和 properties 三个属性组成：

type 属性的值为 Feature，
geometry 属性的值为 Geometry 几何对象
properties 属性的值为属性对象（可选）

const FeatureJSON = {
  type: "Feature",
  geometry: { type: "Point", coordinates: [121.4737, 31.2304] },
  properties: { id: 1 },
};

几何对象

Point

Point 用来表示一个点

由 type 和 coordinates 两个属性组成：

type 属性的值为 Point
coordinates 属性的值为一个数组，数组的第一个元素为经度，第二个元素为纬度

const PointJSON = {
  type: "Point",
  coordinates: [121.4737, 31.2304],
};

MultiPoint

MultiPoint 用来表示多个点

由 type 和 coordinates 两个属性组成：

type 属性的值为 MultiPoint
coordinates 属性的值为一个数组，数组的每个元素都是一个点的坐标

const MultiPointJSON = {
  type: "MultiPoint",
  coordinates: [
    [121.4737, 31.2304],
    [121.4837, 31.2504],
  ],
};

LineString

LineString 用来表示一条线

由 type 和 coordinates 两个属性组成：

type 属性的值为 LineString
coordinates 属性的值为一个数组，数组的每个元素都是一个点的坐标

const LineStringJSON = {
  type: "LineString",
  coordinates: [
    [121.4737, 31.2304],
    [121.4837, 31.2504],
  ],
};

MultiLineString

MultiLineString 用来表示多条线

由 type 和 coordinates 两个属性组成：

type 属性的值为 MultiLineString
coordinates 属性的值为一个数组，数组的每个元素都是一个线的坐标数组

const MultiLineStringJSON = {
  type: "MultiLineString",
  coordinates: [
    [
      [121.4737, 31.2304],
      [121.4837, 31.2504],
    ],
    [
      [121.4727, 31.2314],
      [121.4827, 31.2514],
    ],
  ],
};

Polygon

Polygon 用来表示一个面

由 type 和 coordinates 两个属性组成：

type 属性的值为 Polygon
coordinates 属性的值为一个数组，数组的第一个元素为外环的坐标数组，后面的元素为内环的坐标数组

polygon 的坐标数组的第一个元素和最后一个元素是相同的，表示闭合

const PolygonJSON = {
  type: "Polygon",
  coordinates: [
    [
      [121.4737, 31.2304],
      [121.4837, 31.2504],
      [121.4937, 31.2304],
      [121.4737, 31.2304],
    ],
    [
      [121.4717, 31.2314],
      [121.4827, 31.2524],
      [121.4937, 31.2334],
      [121.4757, 31.2344],
    ],
  ],
};

MultiPolygon

MultiPolygon 用来表示多个面

由 type 和 coordinates 两个属性组成：

type 属性的值为 MultiPolygon
coordinates 属性的值为一个数组，数组的每个元素都是一个面的坐标数组

const MultiPolygonJSON = {
  type: "MultiPolygon",
  coordinates: [
    [
      [
        [121.4737, 31.2304],
        [121.4837, 31.2504],
        [121.4937, 31.2304],
        [121.4737, 31.2304],
      ],
      [
        [121.4737, 31.2304],
        [121.4837, 31.2504],
        [121.4937, 31.2304],
        [121.4737, 31.2304],
      ],
    ],
    [
      [
        [121.4737, 31.2304],
        [121.4837, 31.2504],
        [121.4937, 31.2304],
        [121.4737, 31.2304],
      ],
      [
        [121.4737, 31.2304],
        [121.4837, 31.2504],
        [121.4937, 31.2304],
        [121.4737, 31.2304],
      ],
    ],
  ],
};

GeometryCollection

GeometryCollection 用来表示几何对象的集合

由 type 和 geometries 两个属性组成：

type 属性的值为 GeometryCollection
geometries 属性的值为几何对象的数组

const GeometryCollectionJSON = {
  type: "GeometryCollection",
  geometries: [
    { type: "Point", coordinates: [121.4737, 31.2304] },
    {
      type: "LineString",
      coordinates: [
        [121.4737, 31.2304],
        [121.4837, 31.2504],
      ],
    },
  ],
};

可选属性

这些属性都是 GeoJSON 的扩展属性，不是 GeoJSON 规范的一部分

id 属性，用来描述 FeatureCollection 的唯一标识
bbox 属性，用来描述 FeatureCollection 的边界框
- 四至坐标，一般用来做数据裁剪
- 这是一组左上角和右下角的坐标，示例：[minLon, minLat, maxLon, maxLat]
properties 属性，用来描述 FeatureCollection 的属性
crs 属性，用来描述坐标参考系

其他

coordinate

coordinate 是一个数组，表示一个点的坐标，数组的长度表示坐标的维度，一般是 2 维或 3 维

2 维：[lon, lat]
3 维：[lon, lat, height]

coordinate 的第一个元素表示经度，第二个元素表示纬度，第三个元素表示高度

坐标顺序是 [lon, lat]，这个是推荐顺序，可由 crs 属性指定

coordinates 是多维数组：

点：[lon, lat]
线：[[lon, lat], [lon, lat]]
面：[[[lon, lat], [lon, lat]]]
多面：[[[[lon, lat], [lon, lat]]]]

坐标参考系

最常使用的坐标系是 EPSG:4326 和 EPSG:3857：

EPSG:4326 是 WGS84（CGCS2000，大地）坐标系，是 GeoJSON 规范的默认坐标系
EPSG:3857 是 Web Mercator（墨卡托）坐标系，是 OpenLayers 的默认坐标系

它们的区别：

EPSG:4326 是经纬度坐标系，EPSG:3857 是投影坐标系
EPSG:4326 的坐标范围是 [-180, -90, 180, 90]，EPSG:3857 的坐标范围是 [-20037508.342789244, -20037508.342789244, 20037508.342789244, 20037508.342789244]
EPSG:4326 的坐标单位是度，EPSG:3857 的坐标单位是米
EPSG:4326 的坐标原点是 [0, 0]，EPSG:3857 的坐标原点是 [-20037508.342789244, -20037508.342789244]
EPSG:4326 的坐标轴方向是 [x, y]，EPSG:3857 的坐标轴方向是 [x, -y]

在 ts 中使用

为了在 ts 使用 GeoJSON 能够有类型约束，我整理整理了一些 GeoJSON 的 ts 类型定义和创建 GeoJSON 的方法：

geojson.d.ts
geojson.helper.ts

举例：

表示一个点和多个点的 GeoJSON 集合：

使用geojson.d.ts

type PointType = FeatureCollection>;

const point2Geojson: PointType = {
  type: "FeatureCollection",
  features: [
    {
      type: "Feature",
      geometry: {
        type: "Point",
        coordinates: [120.4737, 31.2304],
      },
      properties: { id: "12", name: "uccs" },
    },
    {
      type: "Feature",
      geometry: {
        type: "MultiPoint",
        coordinates: [
          [121.4737, 31.2304],
          [111.4737, 31.2204],
        ],
      },
      properties: { id: "1" },
    },
  ],
};

创建一个几何对象

使用geojson.helper.ts

const pointGeometry = point([120.4737, 31.2304], {
  id: "1",
});
const featureGeoJSON = feature(pointGeometry);

参考

GeoJSON
GeoJSON 格式
GeoJSON 格式规范
EPSG 4326 vs EPSG 3857 (投影，数据集，坐标系)
turf.js

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