GeoTools 基础概念解析

1. 要素结构（schema）

（1）获取数据项或者表名称

先来看看数据名称，从数据存储对象方法getTypeNames()中可以获取数据项名称。如下方数据路径指向文件省.shp，typeName输出值即为“省”

// 省级行政区路径
String provinceLocation = "E:\data\基础数据\行政区\省级行政区\省级行政区\省.shp";// 数据项名称
String typeName = dataStore.getTypeNames()[0];
System.out.println("数据名称："+typeName);
// 数据名称：省

当将矢量数据导入空间数据库时，从数据存储对象中获取到数据项名称，如果不做修改，该名称即成为数据库表名称。

:::block-1
// Get the name of the new Shapefile, which will be used to open the FeatureWriterString createdName = dataStore.getTypeNames()[0];
:::

（2）获取属性结构

了解了数据项名称，再来看一个GeoJSON格式的地理对象。要素Feature数据结构包括type属性"Feature"、几何对象属性"geometry"以及"properties"属性信息。

{"type": "Feature","geometry": {"type": "Point","coordinates": [125.6, 10.1]},"properties": {"name": "Dinagat Islands"}
}

GeoTools要素数据结构与GeoJSON地理对象类似，其用schema描述要素数据结构，可以通过getSchema()方法获取。

SimpleFeatureType schema = featureSource.getSchema();
System.out.println("数据结构: " + schema);
// 数据结构: SimpleFeatureTypeImpl 省 identified extends polygonFeature(the_geom:MultiPolygon,LAYER:String,Name:String,Kind:Integer,AdminCode:Integer)

在schema中存储数据字段及其类型，相当于数据库中的表结构

getAttributeDescriptors()方法可以获取所有属性对象，使用属性描述器AttributeDescriptor遍历属性字段，包括几何和属性信息。

for (AttributeDescriptor descriptor : schema.getAttributeDescriptors()) {System.out.println("属性字段~~~~"+descriptor.getLocalName() + "：" + descriptor.getType().getBinding().getSimpleName());
}

在将数据导入PostGIS空间数据库时，使用默认设置，即未新增或者修改字段的情况下，输出结果与数据库字段以及类型应该能够相互对应（此处与上图数据库字段fid、geom未能对应是因为fid是导入数据库时的新增字段，而geom几何字段默认情况下是the_geom。）。

也可以单独获取几何属性。System.out.println("几何字段: " + schema.getGeometryDescriptor().getLocalName());将会输出“几何字段: the_geom”

（3）获取坐标系统

坐标系统可以通过getCoordinateReferenceSystem方法获取。

// 坐标系统
CoordinateReferenceSystem crs = schema.getCoordinateReferenceSystem();
System.out.println("坐标系统：" + crs);

以下输出结果地理坐标系WGS84。

2. 获取要素集合

GeoTools中获取要素集合的大致路径如下

File(Database)->DataStoreFactory->featureSource->featureCollection

首先需要一个数据源，要么是文件，要么是数据库；然后将数据源交给数据存储工厂加工；经过加工之后出厂要素源对象；最后从要素源对象中获取到要素集合。

// 获取文件数据源
File file = new File(provinceLocation);// 送到文件工厂进行加工，
FileDataStore dataStore = FileDataStoreFinder.getDataStore(file);// 加工之后出厂要素源
SimpleFeatureSource featureSource = dataStore.getFeatureSource(typeName);// 获取要素集合
SimpleFeatureCollection featureCollection = featureSource.getFeatures();

下图所示GeoTools与JDBC概念对应关系可能有助于加强理解。

3. 创建要素

（1）创建数据结构

创建数据结构有两种方式，对于简单数据类型，可以直接使用DataUtilities工具类方法createType进行创建。

// 创建要素结构
final SimpleFeatureType TYPE = DataUtilities.createType("county","the_geom:Point:srid=4326,"+"name:String"
);
SimpleFeatureBuilder featureBuilder = new SimpleFeatureBuilder(TYPE);

也可以将其封装为一个方法，将要素类型返回。使用此种方式首先要确定数据项名称和数据坐标系，具有更大的灵活性如限制字段长度等。

// 构造要素结构
private static SimpleFeatureType createFeatureType(String schema) {SimpleFeatureTypeBuilder builder = new SimpleFeatureTypeBuilder();builder.setName(schema);builder.setCRS(DefaultGeographicCRS.WGS84); // 坐标系统// 按顺序添加字段builder.add("the_geom", Point.class);builder.length(15).add("name", String.class); // 限制字符串长度// 构造要素类型return builder.buildFeatureType();
}
SimpleFeatureBuilder featureBuilder = new SimpleFeatureBuilder("county");

有的数据字段很多，如果要进行数据格式转换或者将矢量数据导入空间数据库时，如果每一个字段都手动添加就会稍显麻烦。此时可以通过获取源数据属性结构，通过遍历schema，然后添加属性字段即可。

// 获取要素schema，也就是要素数据结构
SimpleFeatureType schema = featureCollection.getSchema();// 要素特征构建器
SimpleFeatureTypeBuilder simpleFeatureTypeBuilder = new SimpleFeatureTypeBuilder();
simpleFeatureTypeBuilder.setName("Country"); // 定义名称
simpleFeatureTypeBuilder.setCRS(DefaultGeographicCRS.WGS84); // 定义坐标系// 添加几何属性
simpleFeatureTypeBuilder.add("the_geom",schema.getGeometryDescriptor().getType().getBinding());// 添加非几何属性字段
schema.getAttributeDescriptors().forEach(descriptor -> {if(!descriptor.getType().getBinding().isAssignableFrom(Geometry.class)){simpleFeatureTypeBuilder.add(descriptor);}
});
// 要素类型
SimpleFeatureType SHAPE_TYPE = simpleFeatureTypeBuilder.buildFeatureType();// 创建FeatureBuilder
SimpleFeatureBuilder featureBuilder = new SimpleFeatureBuilder(SHAPE_TYPE);

（2）添加字段数据

// 添加数据
featureBuilder.add(geometry);
featureBuilder.add(name);
SimpleFeature tarFeature = featureBuilder.buildFeature(null);

在写入数据时，如果源数据属性字段很多，每次使用add方法添加，源数据结构类型改变时无法动态修改数据字段名称和数据类型，造成代码修改困难。此时可以使用set方法灵活添加属性字段以及字段类型。

// 复制几何属性
featureBuilder.set(SHAPE_TYPE.getGeometryDescriptor().getLocalName(), feature.getDefaultGeometry());// 复制非几何属性
SHAPE_TYPE.getAttributeDescriptors().forEach(descriptor -> {// 属性名称String name = descriptor.getLocalName();if(!descriptor.getType().getBinding().isAssignableFrom(Geometry.class)&& feature.getAttribute(name) != null){featureBuilder.set(name,feature.getAttribute(name));}
});
SimpleFeature targetFeature = featureBuilder.buildFeature(null);

4. 创建几何对象

GeoTools创建几何对象的过程也不复杂，可以使用WKTReader或者几何对象工厂GeometryFactory进行创建。使用Well-Known-Text (WKT)格式创建几何对象点数据。

GeometryFactory geometryFactory = JTSFactoryFinder.getGeometryFactory(null);WKTReader reader = new WKTReader(geometryFactory);
Point point = (Point) reader.read("POINT (1 1)");

使用几何对象工厂GeometryFactory创建点数据。

GeometryFactory geometryFactory = JTSFactoryFinder.getGeometryFactory(null);
Coordinate coord = new Coordinate(102.235800, 25.255800);
Point point = geometryFactory.createPoint(coord);

5. 指定坐标系统

系统中使用的数据坐标系必须是明确的，所以在创建数据结构时就需要指定所使用的坐标系。

SimpleFeatureTypeBuilder builder = new SimpleFeatureTypeBuilder();
builder.setName(schema);
builder.setCRS(DefaultGeographicCRS.WGS84); // 坐标系统

在数据存储器也需要明确指定坐标系统。

// 创建要素结构， 应用定义好的Schema
dataStore.createSchema(SHAPE_TYPE);
dataStore.forceSchemaCRS(CRS.decode("EPSG:4326"));  // 明确CRS

6. 数据模型

数据模型作为现实世界的抽象，是GeoTools实现从真实世界映射到地理对象的关键。在GeoTools中，使用要素对象来描述客观世界，具有地理实体对应关系。

详情请查看文章：GeoTools 数据模型

7. 工厂设计模式

工厂模式是软件开发的核心设计模式。GeoTools采用工厂设计模式思想，用于创建与客观世界相联系的地理实体对象或者其他关联对象。使得其在创建对象时，只需要专注于业务逻辑，而无需关心工厂实现。

详情请查看文章：GeoTools 工厂设计模式

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