GeoTools入门（三）-- 初识Shape文件

骑猪看日落 2022-10-10 14:56 756阅读 0赞

## 1. Csv2Shp ##

在GeoTools官网用户向导的第二个示例[Feature Tutorial][]主要将一个csv文件的点要素转换为shp文件。之前我们通过arggis等去创建shp文件已经司空见惯，而这次能通过代码创建一个shp文件，真是一件令人兴奋地事情。好了，已经迫不及待的寻找操作shp的方法了。至于官网的具体描述，感兴趣的可以详细阅读以下。我们还是以使用为主，就不做翻译式的描述了。

## 2. 文件准备 ##

我们就按照官网提供的测试数据进行编写,将下面的代码复制到一个csv文件中。

LAT, LON, CITY, NUMBER
    46.066667, 11.116667, Trento, 140
    44.9441, -93.0852, St Paul, 125
    13.752222, 100.493889, Bangkok, 150
    45.420833, -75.69, Ottawa, 200
    44.9801, -93.251867, Minneapolis, 350
    46.519833, 6.6335, Lausanne, 560
    48.428611, -123.365556, Victoria, 721
    -33.925278, 18.423889, Cape Town, 550
    -33.859972, 151.211111, Sydney, 436
    41.383333, 2.183333, Barcelona, 914
    39.739167, -104.984722, Denver, 869
    52.95, -1.133333, Nottingham, 800
    45.52, -122.681944, Portland, 840
    37.5667,129.681944,Seoul,473
    50.733992,7.099814,Bonn,700,2016

## 3. pom引入 ##

这里我们就引用了需要的jar，至于其他部分，可以参照第一篇文章的pom文件。另外，示例中提到关于csv解析，我们一步到位，直接将解析csv的jar也引进。

<dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.geotools</groupId>
            <artifactId>gt-shapefile</artifactId>
            <version>${geotools.version}</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.geotools</groupId>
            <artifactId>gt-epsg-hsql</artifactId>
            <version>${geotools.version}</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>net.sourceforge.javacsv</groupId>
            <artifactId>javacsv</artifactId>
            <version>2.0</version>
        </dependency>
    </dependencies>
    <repositories>
    <repository>
        <id>osgeo</id>
        <name>OSGeo Release Repository</name>
        <url>https://repo.osgeo.org/repository/release/</url>
        <snapshots>
            <enabled>false</enabled>
        </snapshots>
        <releases>
            <enabled>true</enabled>
        </releases>
    </repository>
    <repository>
        <id>osgeo-snapshot</id>
        <name>OSGeo Snapshot Repository</name>
        <url>https://repo.osgeo.org/repository/snapshot/</url>
        <snapshots>
            <enabled>true</enabled>
        </snapshots>
        <releases>
            <enabled>false</enabled>
        </releases>
    </repository>
    </repositories>

## 4. 代码编写 ##

### 4.1 创建要素类型 ###

要素类型是一个shp文件的约束，类似于数据库的表结构。在要素类型中，我们主要定义了要素的类型(包括点、线或者面)、投影信息和其他属性信息。通过提供的csv文件，我们知道他提供了经度、维度、城市名以及编号，另外我们知道这个是ESPG:4326的点要素。通过以上信息我们创建点要素类型。要素类型有两种方式，一种是通过字符串创建(官网默认创建方式)，另一种是通过`SimpleFeatureTypeBuilder`创建。按照官网的说法，这样创建会更加灵活。大家可以根据实际情况选择合适的创建方法。

#### 4.1.1 通过字符串创建 ####

private static SimpleFeatureType createFeatureTypeByStr() throws SchemaException { 
        //the_geom" must be of type Point, MultiPoint, MuiltiLineString, MultiPolygon
        //the_geom" is always first, and used for the geometry attribute name
        return DataUtilities.createType("Location",
                                        "the_geom:Point:srid=4326,name:String,number:Integer");
    }

#### 4.1.2 通过SimpleFeatureTypeBuilder创建 ####

private static SimpleFeatureType createFeatureType(Class<? extends Geometry> geometryClazz) { 
        SimpleFeatureTypeBuilder builder = new SimpleFeatureTypeBuilder();
        builder.setName("Location");
        // <- Coordinate reference system
        builder.setCRS(DefaultGeographicCRS.WGS84);
    
        // add attributes in order
        builder.add("the_geom", geometryClazz);
        // <- 15 chars width for name field
        builder.length(15).add("Name", String.class);
        builder.add("number", Integer.class);
        // build the type
        return builder.buildFeatureType();
    }

通过上述示例代码，我们知道the\_geom表示shp的空间要素，名字必须是`the_geom`。city的属性我们映射到name字段，NUMBER我们映射到number。

### 4.2 解析csv文件 ###

这个方法我们要讲csv文件的记录封装到SimpleFeature集合中。闲话不多说，我们直接看代码：

private static List<SimpleFeature> readCsv2Feature(SimpleFeatureType type, File file) throws IOException { 
        //A list to collect features as we create them.
        List<SimpleFeature> features = new ArrayList<>();
        SimpleFeatureBuilder featureBuilder = new SimpleFeatureBuilder(type);
    
        GeometryFactory geometryFactory = JTSFactoryFinder.getGeometryFactory();
    
        CsvReader csvReader = new CsvReader(file.getAbsolutePath(), ',', StandardCharsets.UTF_8);
        //获取表头
        csvReader.readHeaders();
        while (csvReader.readRecord()) { 
            Double latitude = Double.parseDouble(csvReader.get(0));
            Double longitude = Double.parseDouble(csvReader.get(1));
            String name = csvReader.get(2).trim();
            int number = Integer.parseInt(csvReader.get(3).trim());
    
            Point point = geometryFactory.createPoint(new Coordinate(longitude, latitude));
            featureBuilder.add(point);
            featureBuilder.add(name);
            featureBuilder.add(number);
            SimpleFeature feature = featureBuilder.buildFeature(null);
    
            features.add(feature);
        }
        return features;
    }

*  首先我们通过要素类型构建简单要素构建器。
 *  构建空间要素工厂GeometryFactory。通过这个工厂方法，我们可以创建出点、线、面要素。需要注意的是，**这个方法只创建创建空间要素，并不会创建属性信息**。
 *  通过经纬度创建点地理实体。
 *  将点地理实体以及其他属性信息添加到要素构建器中。
 *  通过要素构建器构建要素SimpleFeature。
 *  放入要素集合。

看到上面的代码，不知道大家发现一个问题没？关于featureBuilder这个对象，在while循环之外我们直接创建后，循环里直接一波又一波的add操作，最后在构建要素。那么我想了解的事，前面Add的点地理实体和其他属性信息难道不会对后面的要素产生影响吗？然而这毕竟是示例代码，肯定考虑到这个问题了。所以我们需要看一下源码，找一下究竟会不会对后面的要素产生影响。

public SimpleFeature buildFeature(String id) { 
            // ensure id
            if (id == null) { 
                id = SimpleFeatureBuilder.createDefaultFeatureId();
            }
    
            Object[] values = this.values;
            Map<Object, Object>[] userData = this.userData;
            Map<Object, Object> featureUserData = this.featureUserData;
            reset();
            SimpleFeature sf = factory.createSimpleFeature(values, featureType, id);
    
            ...
            return sf;
        }

不知道大家看到那个隐藏到深处的方法没？reset()。不用再看源码，也知道是这个产生的影像，这个方法肯定是将一切做归零操作。

### 4.3 创建shp文件 ###

这个不会太难，在与csv文件同级目录下创建shp文件。代码很简单，我们直接贴代码：

private static File getNewShapeFile(File csvFile) { 
            String path = csvFile.getAbsolutePath();
            String newPath = path.substring(0, path.length() - 4) + ".shp";
    
            JFileDataStoreChooser chooser = new JFileDataStoreChooser("shp");
            chooser.setDialogTitle("Save shapefile");
            chooser.setSelectedFile(new File(newPath));
    
            int returnVal = chooser.showSaveDialog(null);
    
            if (returnVal != JFileDataStoreChooser.APPROVE_OPTION) { 
                // the user cancelled the dialog
                System.exit(0);
            }
            File newFile = chooser.getSelectedFile();
            if (newFile.equals(csvFile)) { 
                System.out.println("Error: cannot replace " + csvFile);
                System.exit(0);
            }
            return newFile;
        }

### 4.4 要素集合保存shp文件中 ###

考虑到一个shp文件会有数十万的图斑，所以geotools在这里引入了事务机制。提供事务的提交和回滚方法。

public static void main(String[] args) throws Exception { 
            UIManager.setLookAndFeel(UIManager.getCrossPlatformLookAndFeelClassName());
    
            File file = JFileDataStoreChooser.showOpenFile("csv", null);
            if (file == null) { 
                return;
            }
    
            //Create a FeatureType
            SimpleFeatureType type = createFeatureType(Point.class);
    
            //将csv转换为feature
            List<SimpleFeature> features = readCsv2Feature(type, file);
    
    
            //Get an output file name and create the new shapefile
            File newFile = getNewShapeFile(file);
    
            ShapefileDataStoreFactory dataStoreFactory = new ShapefileDataStoreFactory();
    
            Map<String, Serializable> params = new HashMap<>(2);
            params.put("url", newFile.toURI().toURL());
            params.put("create spatial index", Boolean.TRUE);
    
            ShapefileDataStore newDataStore =
                    (ShapefileDataStore) dataStoreFactory.createNewDataStore(params);
    
            //TYPE is used as a template to describe the file contents
            newDataStore.createSchema(type);
    
            //Write the features to the shapefile
            Transaction transaction = new DefaultTransaction("create");
    
            String typeName = newDataStore.getTypeNames()[0];
            SimpleFeatureSource featureSource = newDataStore.getFeatureSource(typeName);
    
            if (featureSource instanceof SimpleFeatureStore) { 
                SimpleFeatureStore featureStore = (SimpleFeatureStore) featureSource;
                SimpleFeatureCollection collection = new ListFeatureCollection(type, features);
                featureStore.setTransaction(transaction);
                try { 
                    featureStore.addFeatures(collection);
                    transaction.commit();
                } catch (Exception problem) { 
                    problem.printStackTrace();
                    transaction.rollback();
                } finally { 
                    transaction.close();
                }
                System.exit(0);
            } else { 
                System.out.println(typeName + " does not support read/write access");
                System.exit(1);
            }
        }

*  首先创建ShapefileDataStore，他是通过dataStoreFactory并结合特定的参数创建。这些参数包括url(shp文件地址)以及“create spatial index”是否创建空间索引。这里我们可以理解为一个没有表结构的表。
 *  通过newDataStore创建约束信息，此时表包含了字段信息。
 *  通过newDataStore获取要素存储featureStore，并开启事务。
 *  将要素集合放入featureStore。
 *  提交事务，shp文件得以创建。

## 5. 逻辑结构图 ##

为了便于理解，我这里画了一张流程图，方便大家记忆。

经纬度

属性信息

表头

地理实体  
构建器

地理实体

CSV文件

属性信息

要素集合

要素类型

要素构建器