72 在Java中操作几何体.docx

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72在Java中操作几何体

7.2 在Java中操作几何体

如你所见，空间对象以SDO_GEOMETRY类型存储在数据库表中。

要在Java中对其进行处理，必须首先使用JDBC从数据库中读取它们，然后把它们映射为Java类。

把SDO_GEOMETRY类型映射为Java类是比较简单的，这都归功于OracleSpatial提供的API接口。

API本身是比较简单的：

它有一个主要的包（oracle.spatial.geometry），该包中包含两个主要的类（JGeometry和J3D_Geometry）。

这个API在OracleDatabase11g中被显著地加强了。

它现在包含许多几何体的处理函数，同时也包含可以在一些标准格式（GML、WKT和ESRI等格式）间进行几何体格式转换的工具函数。

这些工具都位于oracle.spatial.util包中。

OracleSpatial的JavaAPI由位于Oracle安装目录（$ORACLE_HOME/md/jlib）下的两个JAR文件（sdoapi.jar和sdoutl.jar）组成。

要在应用中使用API，须记得要在类路径（classpath）中包含上述目录。

你也需要JDBC驱动和XML解析器（仅用于处理GML）。

下面是在Windows环境中你的类路径的设置：

1.C:

\>set classpath=.;%ORACLE_HOME%\jdbc\lib\ojdbc14.jar; 

2.%ORACLE_HOME%\md\jlib\sdoapi.jar;%ORACLE_HOME%\md\jlib\sdoutl.jar;

3.%ORACLE_HOME%\lib\xmlparserv2.jar; 

OracleSpatialJavaAPI的文档（Javadoc）在Oracle文档全集中有，也可以在你的Oracle安装目录中的两个文档$ORACLE_HOME/md/doc/sdoapi.zip和sdoutl.zip中找到。

在Apress站点中可以找到大量的关于如何读、写和处理几何体的Java完整示例。

表7-1中列出了这些程序。

表7-1 程序示例

程序

返回信息

SdoPrint.java

打印出任意表中几何体的结构

SdoExport.java

把表中一部分或全部的几何体导

出到格式为WKT、WKB、

GML或其他的文件

SdoImport.java

把先前导出的几何体导入到表中

7.2.1 使用JGeometry类

Java中操作几何体的主要工具就是JGeometry类。

它使你可以对数据库中的几何体进行读写，同时也可以对几何体进行检查，创建新的几何体和对这些几何体进行一系列的转换。

1.几何体的读写

当你用SQL的SELECT语句读取对象类型（如SDO_GEOMETRY类型）时，JDBC返回一个Java结构--更精确地说，是oracle.sql.STRUCT对象。

在写一个对象的时候（用INSERT或UPDATE语句），你仍需要通过oracle.sql.STRUCT对象来传递。

对STRUCT的解码和构造都是相当复杂的，而OracleSpatialJavaAPI（JGeometry类）的主要目标就是使得这种操作变得简单。

JGeometry类提供了两种把STRUCT转换成JGeometry对象的方法：

load（）方法用于读入STRUCT，返回JGeometry对象。

当你对由SELECT语句返回的几何体进行转换的时候，用该方法。

store（）方法与load（）方法相反。

它把JGeometry对象转换成可以通过INSERT或UPDATE语句写回数据库中的STRUCT对象。

图7-3展示了转换的过程。

（点击查看大图）图7-3 在Java中对几何体的读写

在OracleDatabase11g中，load（）和store（）方法得到了强化，以提供自己的为几何体对象而优化的序列化（pickling）及反序列化（unpickling）方法。

因此它们应当执行得更好。

对于读取一个几何体，首先要把这个对象以字节数组的形式读入，然后把这个数组传递给load（）方法。

图7-4展示了这个过程。

图7-4 用优化的"序列化"工具在Java中对几何体进行读写

下面的这个例子，首先用结果集的getObject（）方法，把各行的几何体对象提取为STRUCT类型，然后使用JGeometry的静态方法load（）把它转换成JGeometry对象。

1.STRUCT dbObject = （STRUCT） rs.getObject

（1）; 

2.JGeometry geom = JGeometry.load（dbObject）; 

要使用优化的反序列化工具（unpickler），首先使用结果集的getBytes（）方法提取几何体到一个字节数组中。

然后再次使用JGeometry的静态方法load（）把它转换成JGeometry对象。

1.byte[] image = rs. getBytes 

（1）; 

2.JGeometry geom = JGeometry.load（image）; 

2.检查几何体

你现在可以用多个get（）方法从几何对象中提取信息。

表7-2中总结了主要的方法。

在表7-3中附加的is（）方法对几何体的特性进行了细化。

表7-2 JGeometry中主要的get（）方法

方法

返回信息

getType（）

几何体类型（1表示点，2表示线，依次类推）

getDimensions（）

维度

getSRID（）

空间参考系ID

getNumPoints（）

几何体中的点数

getPoint（）

点对象的坐标（如果几何体是点）

getFirstPoint（）

几何体中的第一点

getLastPoint（）

几何体中的最后一点

getMBR（）

几何体的MBR

getElemInfo（）

SDO_ELEM_INFO数组的内容

getOrdinatesArray（）

SDO_ORDINATES数组的内容

getLabelPoint（）

返回SDO_POINT结构的坐标。

当用来填充线

或多边形几何体时，这通常被用来当标记点

getJavaPoint（）

对一个单点对象来说，以java.awt.

geom.Point2D对象的形式返回点坐标

getJavaPoints（）

对多点对象来说，返回一个java.awt.

geom.Point2D对象数组

getElements（）

得到一个JGeometry对象数组，每个对

象都表示几何体的一个元素

getElementAt（）

以JGeometry格式提取几何体的一个元素

createShape（）

把几何体转换成java.awt.Shape对象，

为绘制和使用java.awt包中的工具做准备

表7-3 主要的JGeometryis（）方法

方法

返回信息

isPoint（）

是不是点

isOrientedPoint（）

是不是有向点

isCircle（）

是不是圆

isGeodeticMBR（）

是不是大地测量学的MBR

isMultiPoint（）

是不是多点

isRectangle（）

是不是矩形

hasCircularArcs（）

几何体中是否包含弧

isLRSGeometry（）

是不是一个线性参照的几何体

表7-2中的两个方法（getElements（）和getElementAt（））可以对复杂几何体的结构进行检查：

你可以提取独立的元素作为单独的JGeometry对象。

第一个方法返回所有元素到独立的JGeometry对象数组中。

第二个方法返回一个指定元素，通过其在几何体中的位置来标识。

警告：

对element术语的理解应参见OGCSimpleFeaturesforSQL规范。

例如，一个有孔多边形被看作是一个单元素，尽管它由多个环（在Oracle概念中，每个都是一个单元素）组成。

在第5章中讨论的验证函数（VALIDATE_GEOMETRY_WITH_CONTEXT（）和EXTRACT（））表现出同样的方式。

这就意味着getElements（）方法不允许你从一个有孔多边形中提取孔。

警告：

元素的编号方式是从1开始的，而不是0。

3.创建几何体

向数据库中写入几何体（用INSERT或UPDATE语句）要求先创建一个新的JGeometry对象，并用JGeometry.store（）方法把它转换成STRUCT。

然后把STRUCT传递给INSERT或UPDATE语句。

同load（）方法一样，也可以使用速度更快的空间序列化工具。

图7-3和7-4展示了这两个方法。

下面是这两个方法的例子。

首先用JGeometry的静态方法store（）把它转换为STRUCT，然后用setObject（）方法把它插入到准备好的SQL语句中。

1.STRUCT dbObject = JGeometry.store （geom, dbConnection）; 

2.stmt.setObject （1,dbObject）; 

使用优化的序列化工具除了与store（）方法的参数顺序相反以外，其他的都一样：

先是定义数据库连接对象，然后是创建JGeometry对象。

1.STRUCT dbObject = JGeometry.store （dbConnection, geom）; 

2.stmt.setObject （1,dbObject）; 

有两种方法可以构造新的JGeometry对象。

一种是使用表7-4中的构造函数。

另一种方法是用静态的方法来创建不同的几何体。

表7-5列出了这些方法。

表7-4 JGeometry转换器

构造函数

目的

JGeometry（doublex,doubley,intsrid）

构造点

JGeometry（doublex,doubley,doublez,intsrid）

构造三维点

JGeometry（doubleminX,doubleminY,doublemaxX,

doublemaxY,intsrid）

创建矩形

JGeometry（intgtype,intsrid,int[]

elemInfo,double[]ordinates）

构造一般几何体

表7-5 静态JGeometry创建方法

创建方法

目的

createPoint（double[]coord,intdim,intsrid）

创建点

createLinearLineString（double[]coords,intdim,intsrid）

创建简单线串

createLinearPolygon（double[]coords,intdim,intsrid）

创建简单多边形

createMultiPoint（java.lang.Object[]coords,intdim,intsrid）

创建多重点对象

createLinearMultiLineString（java.lang.Object[]

coords,intdim,intsrid）

创建多重线串对象

createLinearPolygon（java.lang.Object[]coords,intdim,intsrid）

创建多重多边形

createCircle（doublex1,doubley1,doublex2,

doubley2,doublex3,doubley3,intsrid）

用圆上三点创建圆

createCircle（doublex,doubley,doubleradius,intsrid）

用中心和半径创建圆

4.修改存在的几何体

JGeometry类没有提供任何用于修改几何体的方法。

例如，没有方法用来从一个线上删除或添加一点。

为了执行那些更新，你需要用某个方法，如getOrdinatesArray（），来提取点序列，然后更新由此产生的Java数组，最后用其结果来创建一个新的JGeometry对象。

像先前讨论的那样把修改后的几何体写入到数据库中：

用store（）方法把JGeometry对象转换为STRUCT，然后把STRUCT传给SQL中的INSERT或UPDATE语句。

5.处理几何体

JavaAPI也提供了大量的用于对几何体执行各种转换的方法。

表7-6中列出了主要的方法。

它们以JGeometry对象作为输入而以生成的新几何体作为输出。

注意，这些函数大部分都由数据库提供，并通过PL/SQL来对其进行调用，这一内容将在第9章中详述。

表7-6 几何体处理函数

方法

目的

buffer（doublebufferWidth）

在几何体周围形成一个缓冲区

simplify（doublethreshold）

简化几何体

densifyArcs（doublearc_tolerance）

在几何体中增加所有弧的密度

clone（）

复制一个几何体

affineTransforms（...）

基于提供的参数（平移、缩放、旋转、切变、

反射）在输入几何体上应用仿射变换

projectToLTP（doublesmax,doubleflat）

把一个几何体从经度/纬度投影到一个切面上

projectFromLTP（）

把一个几何体从一个本地切面投影到经度/纬度上

表7-7总结了API提供的一些辅助方法。

这些函数都不涉及JGeometry对象（除了equals），用来辅助处理一定的任务。

equals（）函数用来比较两个JGeometry对象，判断它们是否相同。

然而，这种比较是基于几何体的内部编码的：

如果两个几何体的所有点的坐标都相同且顺序相同，那么就认为这两个几何体相同。

该方法不真正进行涉及容差的几何体的比较。

表7-7 几何体辅助函数

方法

目的

equals（）

判断两个几何体是否相同

computeArc（doublex1,doubley1,doublex2,

doubley2,doublex3,doubley3）

从三个坐标点来计算这

个弧的中心、半径和角度

linearizeArc（doublex1,doubley1,double

x2,doubley2,doublex3,doubley3）

把一个弧转换成一组二维线段

reFormulateArc（double[]d）

通过重新计算角度重构一条弧

expandCircle（doublex1,doubley1,doublex2,

doubley2,doublex3,doubley3）

通过把圆转换成一组二维

线段来实现对其的线性化

monoMeasure（double[]coords,intdim）

判断一条线是否有变

长或缩短的方法

7.2.2 使用3D几何体：

J3D_Geometry类

OracleDatabase11g的一个主要的新功能就是它能够对复杂的3D对象（表面和立方体）进行建模。

新的J3D_Geometry类能够帮助你操作那些结构。

注意，它是JGeometry的子类,所以到目前为止，你已经了解的所有方法都是适用的。

像处理JGeometry一样，从数据库中读取J3D_Geometry对象，然后由JGeometry对象构造一个J3D_Geometry对象。

例如：

1.byte[] image = rs. getBytes 

（1）; 

2.JGeometry geom = JGeometry.load（image）; 

3.J3D_Geometry geom3D = new J3D_Geometry （ 

4.geom.getType（）, geom.getSRID（）, 

5.geom.getElemInfo（）, geom.getOrdinatesArray（） 

6.）; 

仅通过使用规则的JGeometry.store（）函数向数据库中写入J3D_Geometry对象：

1.STRUCT dbObject = JGeometry.store （dbConnection, geom3d）; 

2.stmt.setObject （1,dbObject）; 

与JGeometry相似，它提供给你大量的方法用来对几何体进行不同的操作。

表7-8总结了这些方法。

表7-8 3D几何体处理函数

方法

目的

anyInteract（J3D_GeometryA,doubletolerance）

判断两个三维几何体是否相交

extrusion（JGeometrypolygon,doublegrdHeight,

doubleheight,Connectionconn,booleancond,

doubletolerance）

通过对一个二维多边形

进行拉伸返回一个三维几何体

closestPoints（J3D_GeometryA,doubletolerance）

计算出两个三维几何体

中离得最近的点

getMBH（J3D_Geometrygeom）

对一个三维几何体返

回一个三维的边界框

validate（doubletolerance）

验证一个三维图像的有效性

area（doubletolerance）

计算一个面或立方体

中一面的面积

length（intcount_shared_edges,doubletolerance）

计算三维形状的长度

volume（doubletolerance）

计算三维立方体的体积

distance（J3D_GeometryA,doubletolerance）

计算两个三维几何体之间的距离

7.2.3 从3D几何体中提取元素：

ElementExtractor类

3D对象可能是复杂的。

立方体尤其符合这种情况。

一个复杂的立方体由多个简单的立方体组成。

这些简单的立方体又由表面组成，它们中的某些几何体构成了立方体中的孔。

表面本身由各种元素构成，而这些元素又由环组成。

ElementExtractor类使得对复杂对象的检查和独立组件的提取变得容易，如组成立方体的一个或多个表面。

注意，你也可以对一些规则的二维几何体使用提取器。

例如，在一个复杂的多边形中，它对提取一个环的线性等高线是很有用的。

可以通过两种方式使用提取器：

一个是提取指定的元素，另一个是对所有有效的元素进行迭代。

提示：

ElementExtractor类并不只局限于3D几何体，对2D图形也适用。

但是因为其输入必须是J3D_Geometry对象，所以首先要把JGeometry对象转换成一个J3D_Geometry对象。

1.提取独立元素

你需要做的就是调用静态的getElementByLabel（）方法，传入一个用于唯一标记待提取几何体元素的标签。

这个标签是一个由逗号分隔的ID号码字符串，该号码指定了待返回的几何体的子集。

根据需要可以对以下列出的元素进行指定（对在最后一个指定的元素前的任何一个null元素，为其输入一个逗号）。

点ID

边ID

环ID

多边形ID

表面ID

立方体ID

多重立方体ID

这些ID号是每个元素在每一级上的序列号。

序列号从1开始：

在多重多边形中第一个多边形是多边形1。

它的环从1到N编号。

第二个多边形是多边形2，其中的环仍从1到N编号。

例如，下面的代码将从简单立方体的表面2中返回3号多边形：

1.J3D_Geometry ring=ElementExtractor.

getElementByLabel（solid,"0,0,0,3,2"）; 

注意，当有错误发生时，J3D_Geometry中的validate（）方法将返回这样一个标记。

你可以通过向ElementExtractor.getElementByLabel（）传递这个标记来分离发生错误的元素。

2.对元素进行迭代

创建一个ElementExtractor对象，向它传递你的查询的参数。

这实际上将创建一个在一定详细程度上初始化的迭代器。

接着，你可以通过其nextElement（）方法来逐个提取对象的组件。

然后还可以用另一个ElementExtractor对象进一步地检查第一次循环所得到的每个元素。

表7-9详细介绍了创建一个ElementExtractor对象所要用到的参数。

这些参数控制提取器的行为方式。

表7-9 ElementExtractor的参数

参数

目的

geometry

待分析的3D几何体

firstElement

开始提取的位置，在几何体的SDO_ELEM_INFO

数组中被定义为偏移量。

默认值为0

extractionLevel

这个参数决定迭代器处理几何体中元素的方法。

请参见“提取级别”一节获取详细信息

allow_comp_sub_elements

指定为true（默认值）或false。

在

MULTICOMP_TOSIMPLE提取级别上，

用户可以通过把这个参数设置为FALSE，

从多个或复合几何体中直接提取

简单几何体。

默认值为TRUE，

这意味着用户将先从多几何体中提取复合几何体

3.提取级别

extractionLevel参数控制提取器的操作方式。

以下面的值对其进行指定。

名称为在类中所定义的常量。

Level0=MULTICOMP_TOSIMPLE：

它返回一个在多重几何体中的连续元素。

例如，它将返回多立方体中的每个立方体或多重多边形中的每个多边形。

可以把它想象成对元素的水平扫描。

Level1=INNER_OUTER：

如果存在，它将返回内部/外部元素。

对于多边形，它先返回外环，接着返回内环。

Level2=LOWER_LEVEL：

它返回子元素；也就是，它返回下一个层次中的元素（例如，对立方体而言它的下一级是表面，而对于多边形而言是边，以此类推）。

让我们来看看一个有多个孔的多重多边形的简单例子。

我们首先用MULTICOMP_TOSIMPLE对其进行充分的扫描。

这将把这个多重多边形分解为单个简单的多边形。

下一步是从这些多边形中提取环。

首先要用INNER_OUTER扫描由第一步返回的多边形。

对于无孔的多边形，结果不会变。

但是对于那些有孔的多边形，你首先得到的是表示外环的多边形，然后是一个或多个表示内环的多边形。

最后，为了进一步分解几何体，用LOWER_LEVEL对每一个环进行扫描。

这种扫描将把每个环分解成一个边集--有两个顶点的简单的线串集。

下面是用提取器把一个多重几何体分解为元素的一个例子：

1.// Create new extractor 

2.ElementExtractor e = new ElementExtractor （ 

3.geom3d, 0, ElementExtractor.MULTICOMP_TOSIMPLE）; 

4.// Geo