10-数据格式转换
WKT数据格式处理
概述
WKT（Well-Known Text）是一种用于表示几何对象的标准文本格式。作为一种通用的几何数据表示方法，WKT可以作为不同GIS数据格式之间转换的桥梁。本章介绍WKT格式的特点、使用方法以及基于WKT进行数据转换的优缺点。
WKT格式详解
基本语法
WKT使用文本字符串描述几何对象，语法简洁直观：
// 点
POINT (116.397 39.908)
// 线
LINESTRING (0 0, 10 10, 20 0)
// 多边形（外环）
POLYGON ((0 0, 10 0, 10 10, 0 10, 0 0))
// 带岛洞的多边形
POLYGON ((0 0, 100 0, 100 100, 0 100, 0 0), (20 20, 80 20, 80 80, 20 80, 20 20))
// 多点
MULTIPOINT ((0 0), (10 10), (20 20))
// 多线
MULTILINESTRING ((0 0, 10 10), (20 20, 30 30))
// 多面
MULTIPOLYGON (((0 0, 10 0, 10 10, 0 10, 0 0)), ((20 20, 30 20, 30 30, 20 30, 20 20)))
// 几何集合
GEOMETRYCOLLECTION (POINT (0 0), LINESTRING (0 0, 10 10))
WKT与JTS Geometry互转
/**
* WKT转JTS Geometry
*/
public static Geometry wkt2Geometry(String wkt) {
WKTReader2 reader = new WKTReader2();
return reader.read(wkt);
}
/**
* JTS Geometry转WKT
*/
public static String geometry2Wkt(Geometry geometry) {
WKTWriter2 writer = new WKTWriter2();
return writer.write(geometry);
}
基于WKT的数据格式转换
转换思路
WKT作为标准的几何文本表示，可以作为不同格式之间转换的中间格式：
源格式 → WKT字符串 → 目标格式
WKT与GeoJSON互转
/**
* WKT转GeoJSON
*/
public static String wkt2Geojson(String wkt) {
Geometry geometry = wkt2Geometry(wkt);
GeometryJSON gjson = new GeometryJSON(16);
StringWriter writer = new StringWriter();
gjson.write(geometry, writer);
return writer.toString();
}
/**
* GeoJSON转WKT
*/
public static String geojson2Wkt(String geojson) {
GeometryJSON gjson = new GeometryJSON(16);
Geometry geometry = gjson.read(new StringReader(geojson));
return geometry2Wkt(geometry);
}
WKT与EsriJSON互转
/**
* WKT转EsriJSON
*/
public static String wkt2EsriJson(String wkt, int wkid) {
com.esri.core.geometry.Geometry geometry = EsriUtil.createGeometryByWkt(wkt);
return EsriUtil.getEsriJson(wkid, geometry);
}
/**
* EsriJSON转WKT
*/
public static String esriJson2Wkt(String esrijson) {
com.esri.core.geometry.Geometry geometry = EsriUtil.createGeometryByJson(esrijson);
return EsriUtil.getWktStr(geometry);
}
GeoJSON与EsriJSON互转（通过WKT）
/**
* GeoJSON转EsriJSON
*/
public static String geoJson2EsriJson(int wkid, String geojson) {
// 先转WKT，再转EsriJSON
String wkt = geojson2Wkt(geojson);
return wkt2EsriJson(wkt, wkid);
}
/**
* EsriJSON转GeoJSON
*/
public static String esriJson2GeoJson(String esrijson) {
// 先转WKT，再转GeoJSON
String wkt = esriJson2Wkt(esrijson);
return wkt2Geojson(wkt);
}
基于WKT转换的优势
1. 格式无关性
WKT是纯文本格式，不依赖于任何特定的GIS软件或库：
// 无论数据来源是什么，都可以统一转为WKT处理
String wktFromShp = readFromShapefile(shpPath);
String wktFromJson = geojson2Wkt(geojsonStr);
String wktFromDB = readFromPostGIS(connection, tableName);
// 所有几何都可以用相同的方式处理
Geometry geom = wkt2Geometry(wkt);
2. 易于调试和日志记录
WKT的可读性使其非常适合调试：
// 日志中记录几何数据
logger.info("处理几何: " + geometry.toText());
// 错误排查时可以直接查看几何形状
System.out.println("输入WKT: " + inputWkt);
System.out.println("处理后WKT: " + outputWkt);
3. 数据交换简便
WKT可以轻松地在不同系统间传递：
// REST API返回
@GetMapping("/geometry/{id}")
public String getGeometry(@PathVariable Long id) {
Geometry geom = repository.findById(id);
return geom.toText(); // 返回WKT字符串
}
// 数据库存储
String sql = "INSERT INTO geometries (wkt) VALUES (?)";
preparedStatement.setString(1, geometry.toText());
4. 跨语言兼容
几乎所有GIS库都支持WKT格式：
# Python中使用shapely
from shapely import wkt
geom = wkt.loads("POLYGON ((0 0, 10 0, 10 10, 0 10, 0 0))")
# JavaScript中使用wicket
var wkt = new Wkt.Wkt();
wkt.read("POINT (116.397 39.908)");
5. 简化转换逻辑
使用WKT作为中间格式，可以避免为每种格式组合编写转换代码：
不使用WKT：需要 N×(N-1) 种转换方法
使用WKT：只需要 2×N 种转换方法（每种格式到WKT和从WKT）
基于WKT转换的局限性
1. 不包含属性信息
WKT只描述几何形状，不包含属性数据：
// WKT只有几何，没有属性
String wkt = "POLYGON ((0 0, 10 0, 10 10, 0 10, 0 0))";
// 属性需要单独处理
String name = "地块A";
double area = 100.0;
解决方案：将几何和属性分开存储和传输，或使用包含属性的格式（如GeoJSON）。
2. 不包含坐标系信息
WKT几何本身不携带坐标系定义：
// 两个WKT看起来相同，但可能是不同坐标系
String wkt1 = "POINT (116.397 39.908)"; // 可能是WGS84
String wkt2 = "POINT (116.397 39.908)"; // 可能是CGCS2000
解决方案：在传输和存储时需要额外记录坐标系信息。
3. 文本格式效率较低
与二进制格式相比，WKT在存储和传输效率上较低：
// 同一个几何，WKT比WKB占用更多空间
String wkt = "POINT (116.39700000 39.90800000)"; // 约35字节
byte[] wkb = // 二进制表示，约21字节
解决方案：大数据量场景可以考虑使用WKB（Well-Known Binary）格式。
4. 精度表示问题
浮点数转为文本可能存在精度问题：
// 原始坐标
double x = 116.39748293847123;
// 转换为WKT后可能精度丢失
String wkt = geometry.toText(); // 默认精度可能不够
// 解决方案：指定足够的小数位数
WKTWriter2 writer = new WKTWriter2();
// 或使用GeometryJSON时指定精度
GeometryJSON gjson = new GeometryJSON(16); // 16位小数
5. 复杂几何的文本较长
复杂几何的WKT表示会非常长：
// 一个有10000个点的多边形，WKT可能有数百KB
Geometry complexPolygon = createComplexPolygon(10000);
String wkt = complexPolygon.toText(); // 非常长的字符串
解决方案：对于复杂几何，可以先简化再转换，或使用二进制格式。
实践建议
适用场景
- 数据调试：开发和测试阶段查看几何数据
- 简单数据交换：少量几何数据的传输
- 日志记录：记录几何处理过程
- 数据库存储：简单场景下存储几何数据
- API接口：简单几何数据的请求和响应
不适用场景
- 大数据量处理：百万级几何数据
- 高性能要求：需要快速序列化/反序列化
- 带属性数据：需要同时处理几何和属性
- 精确计算：对精度要求极高的场景
最佳实践
// 1. 指定足够的精度
GeometryJSON gjson = new GeometryJSON(16);
// 2. 大数据量时考虑简化
if (geometry.getNumPoints() > 10000) {
geometry = DouglasPeuckerSimplifier.simplify(geometry, tolerance);
}
// 3. 记录坐标系信息
Map<String, Object> data = new HashMap<>();
data.put("wkt", geometry.toText());
data.put("srid", 4490);
// 4. 异常处理
try {
Geometry geom = wkt2Geometry(wktStr);
} catch (ParseException e) {
logger.error("WKT解析失败: " + wktStr, e);
}
实践案例
案例1：几何格式转换服务
/**
* 几何格式转换服务
*/
public class GeometryFormatConverter {
/**
* 通用格式转换
*/
public String convert(String input, String fromFormat, String toFormat) {
// 先转为WKT
String wkt = toWkt(input, fromFormat);
// 再转为目标格式
return fromWkt(wkt, toFormat);
}
private String toWkt(String input, String format) {
switch (format.toUpperCase()) {
case "WKT":
return input;
case "GEOJSON":
return geojson2Wkt(input);
case "ESRIJSON":
return esriJson2Wkt(input);
default:
throw new IllegalArgumentException("不支持的输入格式: " + format);
}
}
private String fromWkt(String wkt, String format) {
switch (format.toUpperCase()) {
case "WKT":
return wkt;
case "GEOJSON":
return wkt2Geojson(wkt);
case "ESRIJSON":
return wkt2EsriJson(wkt, 4490);
default:
throw new IllegalArgumentException("不支持的输出格式: " + format);
}
}
}
案例2：几何数据验证
/**
* 使用WKT进行几何数据验证
*/
public class GeometryValidator {
public boolean validate(String wkt) {
try {
Geometry geom = wkt2Geometry(wkt);
return geom.isValid();
} catch (Exception e) {
return false;
}
}
public String fix(String wkt) {
Geometry geom = wkt2Geometry(wkt);
if (!geom.isValid()) {
geom = JTSGeometryUtil.validate(geom);
}
return geometry2Wkt(geom);
}
}
案例3：Web API几何接口
/**
* REST API中使用WKT
*/
@RestController
@RequestMapping("/api/geometry")
public class GeometryController {
@PostMapping("/buffer")
public Map<String, Object> buffer(@RequestBody Map<String, Object> request) {
String wkt = (String) request.get("wkt");
Double distance = (Double) request.get("distance");
Integer srid = (Integer) request.get("srid");
Geometry geom = wkt2Geometry(wkt);
Geometry buffer = geom.buffer(distance);
Map<String, Object> result = new HashMap<>();
result.put("wkt", geometry2Wkt(buffer));
result.put("srid", srid);
return result;
}
@PostMapping("/convert")
public String convert(@RequestBody Map<String, Object> request) {
String input = (String) request.get("geometry");
String fromFormat = (String) request.get("from");
String toFormat = (String) request.get("to");
// 通过WKT进行格式转换
String wkt = convertToWkt(input, fromFormat);
return convertFromWkt(wkt, toFormat);
}
}
小结
WKT作为GIS几何数据的标准文本表示格式，在数据格式转换中扮演着重要角色。
核心要点
- WKT优势：格式无关、易于调试、跨语言兼容、简化转换逻辑
- WKT局限：不含属性、不含坐标系、效率较低、精度问题
- 适用场景：调试、简单交换、日志记录、API接口
- 不适用场景：大数据量、高性能、带属性数据
使用建议
- 开发调试阶段优先使用WKT，便于查看和排错
- 生产环境根据数据量和性能要求选择合适的格式
- 始终注意坐标系信息的记录和传递
- 复杂几何考虑先简化再转换
通过本教程的学习，您应该能够：
- 理解WKT格式的语法和特点
- 使用WKT进行不同几何格式之间的转换
- 根据场景选择合适的数据格式
- 正确处理WKT转换中的精度和效率问题
浙公网安备 33010602011771号