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前言: 
      如果您对JTS这三个词还是没有一个概念,那么推荐您关注一下sinoly的博客。这个我能够找到为数不多的关于jts的中文资料。
      http://www.blogjava.net/sinoly/archive/2007/02/09/99042.html
     下面这段话就是摘抄自sinoly老兄的博客: 
        ............它主要是完成了java对几何对象、空间拓扑得核心操作算法。.......集成了java对几何对象(点、线、面等)的对象管理外更大一部分工作是在完成对各种几何对象的buffer、analyze以及空间索引.
      本文想要向您展示的就是一个空间索引的小小demo!
  
       jts本身有一个包就叫Index,当中分别给出了SpatialIndex接口的几个实现。本文展现的就是quadtree的用法。
       quadtree翻译过来就是四叉树的意思,有一个很简单的例子可以来理解四叉树和空间索引的关系。那就是把中国的版图来个十字型的分割,这样就形成一个中心点和四个子节点。然后将每个子节点再次的进行十字分割。当分割到极小处时,整个中国的版图就可以使用一个挂载很多节点的四叉树来表示。每一个节点可以认为是一个具有经纬度及其描述信息的对象。
       当我们手中有很多点的时候,想要建立成一颗四叉树,只要把上边的思路反过来就可以了(对于每个节点之间的距离是否相等,目前我还没有好的认识)。
       正如我们研发部local search的文斌而言,思路很简单,但是不是每个人你都能够实现。接下来,让demo的代码说话。

      1.建立一个对象,这个对象描述point除了经纬度外的其他信息(如果需要可以加上经纬度)。
     

 1/**
 2 * 
 3 * @author lang
 4 * @date 2007-12-17
 5 * @email lanfanss@126.com
 6 * @desc 代表point的信息
 7 * @since
 8 * 
 9 */

10public class PointInfo {
11    /**
12     * 名称
13     */

14    private String name;
15    private String info;
16
17    public String getInfo() {
18        return info;
19    }

20
21    public void setInfo(String info) {
22        this.info = info;
23    }

24
25    public PointInfo(String name) {
26        super();
27        this.name = name;
28    }

29
30    public String getName() {
31        return name;
32    }

33
34    public void setName(String name) {
35        this.name = name;
36    }

37}

2.接下来就是建立一颗树,代码如下
public static void main(String[] args) {
        Quadtree quatree 
= new Quadtree();
        
// 构建几个点
        PointInfo info1 = new PointInfo("故宫");
        quatree.insert(
new Envelope(new Coordinate(116389373992178)), info1);
        PointInfo info2 
= new PointInfo("太和殿");
        info2
                .setInfo(
"太和殿,俗称金銮殿,是宫殿群中最大的建筑。殿高36米,宽63米,面积为2380平方米。 “太和”语出《周易》,太和是“阴阳会和,冲和之气也”,“混同宇内以玉太和”之意,即指宇宙万物,和谐圆满。太和殿坐落在“工”字形须弥座上,汉白玉雕成,分上中下三层,称为丹墀或丹陛。雕栏称为望柱,柱头雕以云龙云图案。那些伸出的为螭首,口中小孔为出水孔。共有螭首1142个。如遇雨天,可见千龙吐水之奇观。 台基上放置18个大铜炉,据说代表当时的18个省份。太和殿台基上面的大平台,放置铜龟、铜鹤各一对,象征“龟鹤千秋”,意为长寿。东有日晷西有喜量,象征皇权公正平允。这里是举行大典奏九韶之乐的地方。");
        quatree.insert(
new Envelope(new Coordinate(116390733991605)), info2);
        PointInfo info3 
= new PointInfo("中和殿");
        info3
                .setInfo(
" 中和殿在太和殿后,平面呈方形。“中和”语出《礼记.中庸》,指不偏不倚,凡事做到恰如其分。 殿为方形攒尖顶,在三大殿中居中,也最小,是皇帝去太和殿大典之前休息的地方。皇帝去天、地、日、月四坛祭祀时,前一天也要在中和殿里看祭文。每年二月皇帝到先农坛举行亲耕仪式,前一天要来这里阅视种子、农具、祝文。这里现陈列的是乾隆年间的两顶肩舆,即八抬大轿。 ");
        quatree.insert(
new Envelope(new Coordinate(116390813991647)), info3);
        PointInfo info4 
= new PointInfo("保和殿");
        info4
                .setInfo(
"保和殿,其意为“志不外驰,恬神守志”,就是说神志得专一,以保持宇内的和谐,才能福寿安乐,天下太平。 保和殿比太和殿规模小些,为重檐歇山顶。明朝册立皇后,太子时,皇帝在此殿受贺。在清朝是举行盛大宴会的地方。每年初一和十五在此宴请外族王公大臣,场面是十分壮观的。公主下嫁时,也在这个殿里宴请附马。这个殿最有名的事是举行殿试。殿试就是皇帝本人亲自监考、主考,是科举考试的最高层次。前三名分别为状元、榜眼、探花。 保和殿后是故宫最大的一块雕石——云龙雕石,这块苑叶青石长16.57米,宽3.07米,厚1.7米,总重二百多吨。上雕游龙,双龙戏珠,游于云雾之中。 ");
        quatree.insert(
new Envelope(new Coordinate(116390793991698)), info4);
        PointInfo info5 
= new PointInfo("乾清宫");
        info5
                .setInfo(
"乾清宫明朝时为皇帝居住之处,皇帝在此处理政务、召见臣仆和外国使节。从清朝雍正皇帝之后,皇帝迁到养心殿居住,但仍在此批阅奏报,召见大臣。 乾清宫除是皇帝的寝宫和日常自理政务外,还举行元旦、灯节、端午、中秋、冬至、万寿等节的家宴。殿内宝座上方有一块匾,上书“正大光明”四个漂亮的正楷字,其意为公正、光明磊落。这块匾很有名气,与秘密立储关系密切。皇帝生前,亲自从皇子中选一个德才兼备的作为皇太子——嗣皇帝,不予宣布,而是由皇帝秘密亲书预立皇太子的名字的“御书”,密封匣内,茂于那块匾后,等皇帝死后或死前,由御前大臣、军机大臣等共同启示,按御书所定,嗣皇帝即位。相传雍正的第四子弘历即乾隆皇帝,就是这…");
        quatree.insert(
new Envelope(new Coordinate(116390673991873)), info5);
        PointInfo info6 
= new PointInfo("坤宁宫");
        quatree.insert(
new Envelope(new Coordinate(116390673991907)), info6);
        
// 几个离故宫较远的点
        PointInfo info7 = new PointInfo("香山公园");
        quatree.insert(
new Envelope(new Coordinate(116191513999031)), info7);
        PointInfo info8 
= new PointInfo("香山寺");
        quatree.insert(
new Envelope(new Coordinate(116191503999039)), info8);
        PointInfo info9 
= new PointInfo("眼镜湖");
        quatree.insert(
new Envelope(new Coordinate(116181543999566)), info9);

当中需要说明的部分如下: 
         quatree.insert(new Envelope(new Coordinate(11638937, 3992178)), info1);
          当中的Coordinate代表了一个只是包含经纬度的点(point)。在jts中,还有另外一个专门的对象表示点,就是point对象,但是这里我们只是想用经纬度来建立好节点之间的关系,故而只是采用了Coordinate。
          而Envelope,这个对象其实代表的是一个矩形框。可能是因为信封就是一个矩形框的原因,所以,加拿大人就用这个单词来表示矩形了。Envelope的构造函数中需要给出矩形的对角坐标。但是我们这里只是有一个点,所以,jts会把这一个单独的点也作为一个矩形。
         这就是说明,jts中结点不是简单的point,而是一个矩形(Envelope)。
         至于最后的info,则是表示点的其他描述信息。
          需要补充的是,jts目前只是支持二维,三维的z坐标永远是0。

 3. 建立一颗树的目的不是等待他发芽,而是为了搜索(everyone has his purpose!)

     quatree 提供了三个搜索方法,签名分别如下: 
         

public List query(Envelope searchEnv) {
        
/**
         * the items that are matched are the items in quads which overlap the
         * search envelope
         
*/

        ArrayListVisitor visitor 
= new ArrayListVisitor();
        query(searchEnv, visitor);
        
return visitor.getItems();
    }


    
public void query(Envelope searchEnv, ItemVisitor visitor) {
        
/**
         * the items that are matched are the items in quads which overlap the
         * search envelope
         
*/

        root.visit(searchEnv, visitor);
    }


    
/**
     * Return a list of all items in the Quadtree
     
*/

    
public List queryAll() {
        List foundItems 
= new ArrayList();
        root.addAllItems(foundItems);
        
return foundItems;
    }

  每个函数的含义也是很简单的,分别表示搜索范围搜索,范围过滤搜索和全部搜索。
   接下来我们就分别尝试分为搜索和范围过滤搜索:
   范围搜索很简单,只要给出一个矩形框,然后传入就可以了,代码如下:
  

// 看看在故宫旁边能够找到什么
        System.out.println("看看在故宫旁边能够找到什么");
        List
<PointInfo> points = quatree.query(new Envelope(new Coordinate(
                
116389373992178)));
        
for (PointInfo pointInfo : points) {
            
// 结果是什么,居然就是故宫一个结果
            System.out.println(pointInfo.getName());
        }

        
// 只能够调整经纬度,来看看故宫周围有什么
        System.out.println("=================================");
        System.out.println(
"只能够调整经纬度,来看看故宫周围有什么,这个就相当于地图上的周边搜索的概念");
        points 
= quatree.query(new Envelope(new Coordinate(116389373991605),
                
new Coordinate(116390813992178)));
        
for (PointInfo pointInfo : points) {
            
// 结果是什么?
            System.out.println(pointInfo.getName());
        }

   可以看到,当只是输入故宫的点的时候,结果只是一个故宫。所以,我就找了一范围来搜,模拟文斌在http://www.51ditu.com上实现的那个周边搜索的概念。结果会是什么呢?
    说起周边搜索,不可能没有关键词,比如我们经常在群里说得那个搜索模式,我想知道在上地周边哪里有好的酒吧,下班后可以去喝一杯!
    这就是周边过滤搜索的概念了。
     quadtree存在着这样的一个方法:
     public void query(Envelope searchEnv, ItemVisitor visitor) ,这个当中的ItemVisitor 是一个接口。实现的类似于一个访问者的功能,挨个询问过路人:“你可见到戈多,我在等他”!我们可以看一下默认的ArrayListVisitor。看后,也会觉得jts在这个地方多此一举了。
   
/**
 * 
@version 1.7
 
*/

public class ArrayListVisitor
    
implements ItemVisitor
{

  
private ArrayList items = new ArrayList();
  
public ArrayListVisitor() {
  }


  
public void visitItem(Object item)
  
{
    items.add(item);
  }


  
public ArrayList getItems() return items; }

}


 可以看到,这个类对于过路人什么都没有问。
 接下来,我就仿照着实现一个询问器,问问那个宫殿中悬挂着“正大光明”牌匾。
 
public void visitItem(Object item) {
        PointInfo info 
= (PointInfo) item;
        
if (info.getInfo() != null && !"".equals(info.getInfo())
                
&& info.getInfo().contains("正大光明")) {
            items.add(item);
        }

    }

  最后在quatree中用法如下: 
   
// 既然可以实现周边搜索,那么就可以在故宫旁边搜索那个宫殿中含有正大光明的牌匾
        System.out.println("=================================");
        System.out.println(
"既然可以实现周边搜索,那么就可以在故宫旁边搜索那个宫殿中含有正大光明的牌匾");
        UseArrayListVisitor visitor 
= new UseArrayListVisitor();
        quatree.query(
new Envelope(new Coordinate(116389373991605),
                
new Coordinate(116390813992178)), visitor);
        points 
= visitor.getItems();
        
for (PointInfo pointInfo : points) {
            
// 结果是什么?
            System.out.println(pointInfo.getName());
        }

         结果是什么呢,当然就是乾清宫!
        
         可以说,Jts是一个优雅的空间实用包,但是如果我在刚才过滤器中搜索的词不是那么简单呢,我想向文本搜索一样牵涉到分词,排序的概念呢。
        如果我真的要在中国范围内找某一个酒吧呢?
        我对于这些问题的一个思路就是,让lucene和jts合作!不过这是下一篇博客的内容了。
        
posted on 2007-12-21 13:47 张氏兄弟 阅读(3154) 评论(3)  编辑  收藏 所属分类: 51ditu.com

评论:
# re: jts-空间索引 2007-12-21 13:55 | hidden
写得很详细
有研究钻研下lucene...jts  回复  更多评论
  
# re: jts-空间索引 2007-12-21 15:53 | stanley_xu
对于任何一个gis查询系统来说,用sptialIndex去索引多边形是个必要过程。
把不同类型的对象用多个si来索引,可以明显提高搜索效率。  回复  更多评论
  
# re: jts-空间索引 2007-12-21 18:08 | 祎恬凡
to: stanley_xu
兄弟我刚刚到灵图来,很多东西都要学习。
对于您说的用sptialIndex来索引多边形,我还没有想清楚怎么做!
如果您肯赐教,不胜感激!
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