72 在Java中操作几何体.docx

1、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Oracle Spatial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Oracle Database 11g中被显著地加强了。它现在包含许多几何体的处理函数

2、，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。Oracle Spatial的Java API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:setclasspath=.;%ORACLE_HOME%jdbcl

3、ibojdbc14.jar; 2.%ORACLE_HOME%mdjlibsdoapi.jar;%ORACLE_HOME%mdjlibsdoutl.jar;3.%ORACLE_HOME%libxmlparserv2.jar;Oracle Spatial Java API 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

4、 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

5、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Oracle Spatial Java API(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

6、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Oracle Database 11g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

7、JGeometry的静态方法load()把它转换成JGeometry对象。1.STRUCTdbObject=(STRUCT)rs.getObject(1); 2.JGeometrygeom=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.byteimage=rs.getBytes(1); 2.JGeometrygeom=JGeometry.load(image);2. 检查几何体你现在可

8、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IDgetNumPoints() 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_E

9、LEM_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

10、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JGeometry is()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

11、()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OGC Simple Features for SQL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getEleme

12、nts()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.STRU

13、CTdbObject=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.STRUCTdbObject=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

14、7-4 JGeometry转换器构 造 函 数目 的 JGeometry (double x, double y, int srid) 构造点JGeometry (double x, double y, double z, int srid) 构造三维点JGeometry (double minX, double minY, double maxX, double maxY, int srid)创建矩形JGeometry (int gtype, int srid, 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

15、目 的createPoint(double coord, int dim, int srid) 创建点createLinearLineString(double coords, int dim, int srid)创建简单线串createLinearPolygon(double coords, int dim, int srid) 创建简单多边形createMultiPoint(java.lang.Object coords, int dim, int srid) 创建多重点对象createLinearMultiLineString(java.lang.Object coords, int d

16、im, int srid) 创建多重线串对象createLinearPolygon(java.lang.Object coords, int dim, int srid) 创建多重多边形createCircle(double x1, double y1, double x2, double y2, double x3, double y3, int srid) 用圆上三点创建圆createCircle(double x, double y, double radius, int srid) 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

17、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Java API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P

18、L/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(double bufferWidth) 在几何体周围形成一个缓冲区simplify(double threshold) 简化几何体densifyArcs(double arc_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(double smax, double flat) 把一个几何体从经度/纬度投影到一个切面上project

19、FromLTP() 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(double x1, double y1, double x2, double y2,

20、 double x3, double y3) 从三个坐标点来计算这个弧的中心、半径和角度linearizeArc(double x1, double y1, double x2,double y2, double x3, double y3) 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(double x1, double y1, double x2, double y2, double x3, double y3) 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

21、, int dim )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Oracle Database 11g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.byteimage=rs.getBytes(1); 2.JGeometrygeom=JGeome

22、try.load(image); 3.J3D_Geometrygeom3D=newJ3D_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.STRUCTdbObject=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

23、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_Geometry A, double tolerance) 判断两个三维几何体是否相交 extrusion(JGeometry polygon, double grdHeight, double height, Connection conn, boolean cond, double tolerance) 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_Geometry A, double tolerance)计算出两个三维几何体中离得最近的点 g

24、etMBH(J3D_Geometry geom) 对一个三维几何体返回一个三维的边界框validate(double tolerance) 验证一个三维图像的有效性area(double tolerance) 计算一个面或立方体中一面的面积 length(int count_shared_edges, double tolerance) 计算三维形状的长度volume(double tolerance) 计算三维立方体的体积distance(J3D_Geometry A, double tolerance) 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：ElementExtr

25、actor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

26、。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

27、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_Geometryring=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

28、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

29、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。Level 0 = 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。Leve

30、l 1 = 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。Level 2 = 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./Createnewextractor 2.ElementExtractore=newElementExtractor( 3.geom3d,0,ElementExtractor.MULTICOMP_TOSIMPLE); 4./Geo