使用 Spring Boot + Geodesy 实现地理空间高精度坐标处理及多样化的距离计算功能

Geodesy 框架介绍与特性

Geodesy 是一个专注于地理空间计算的强大框架。

它具有以下突出特性：

1. 高精度坐标处理：能够精确处理和转换不同的地理坐标系统，确保坐标数据的准确性和一致性。

2. 多样化的距离计算方法：支持多种距离计算模式，如直线距离、测地线距离等，满足各种复杂的业务需求。

3. 强大的空间分析能力：可以进行空间关系的判断，如点与区域的包含关系、区域之间的相交关系等。

4. 高效性能：在处理大规模地理数据时，能保持高效的计算速度和低内存消耗。

5. 跨平台兼容性：可以在不同的操作系统和开发环境中稳定运行。

这些特性使得 Geodesy 在地理信息系统、导航应用、物流规划等领域具有广泛的应用价值。

在许多应用场景中，需要计算两个地点之间的距离。本文将介绍如何使用 Spring Boot 结合 Geodesy 库来实现距离计算功能。

项目创建及依赖配置（pom.xml）

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 https://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
    <parent>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
        <version>3.0.0</version>
        <relativePath/> <!-- lookup parent from repository -->
    </parent>
    <groupId>com.example</groupId>
    <artifactId>distance-calculation-system</artifactId>
    <version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
    <name>Distance Calculation System</name>

    <properties>
        <java.version>17</java.version>
    </properties>

    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.gavaghan</groupId>
            <artifactId>geodesy</artifactId>
            <version>1.1.3</version>
        </dependency>
    </dependencies>

    <build>
        <plugins>
            <plugin>
                <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
            </plugin>
        </plugins>
    </build>
</project>

服务类：

import org.gavaghan.geodesy.Ellipsoid;
import org.gavaghan.geodesy.GeodeticCalculator;
import org.gavaghan.geodesy.GeodeticCurve;
import org.gavaghan.geodesy.GlobalCoordinates;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class GeospatialCalculationService {

    public double calculateStraightLineDistance(double latitude1, double longitude1, double latitude2, double longitude2) {
        GlobalCoordinates point1 = new GlobalCoordinates(latitude1, longitude1);
        GlobalCoordinates point2 = new GlobalCoordinates(latitude2, longitude2);

        double distance = Math.sqrt(Math.pow((latitude2 - latitude1), 2) + Math.pow((longitude2 - longitude1), 2));
        return distance;
    }

    public double calculateGeodesicDistance(double latitude1, double longitude1, double latitude2, double longitude2) {
        GlobalCoordinates point1 = new GlobalCoordinates(latitude1, longitude1);
        GlobalCoordinates point2 = new GlobalCoordinates(latitude2, longitude2);

        GeodeticCalculator calculator = new GeodeticCalculator();
        GeodeticCurve curve = calculator.calculateGeodeticCurve(Ellipsoid.WGS84, point1, point2);

        return curve.getEllipsoidalDistance();
    }

    public boolean isPointInRegion(double pointLatitude, double pointLongitude, List<GlobalCoordinates> regionPoints) {
        // 假设区域是凸多边形
        int n = regionPoints.size();
        boolean inside = false;

        for (int i = 0, j = n - 1; i < n; j = i++) {
            if (((regionPoints.get(i).getLatitude() > pointLatitude)!= (regionPoints.get(j).getLatitude() > pointLatitude))
                    && (pointLongitude < (regionPoints.get(j).getLongitude() - regionPoints.get(i).getLongitude())
                    * (pointLatitude - regionPoints.get(i).getLatitude())
                    / (regionPoints.get(j).getLatitude() - regionPoints.get(i).getLatitude())
                    + regionPoints.get(i).getLongitude())) {
                inside =!inside;
            }
        }
        return inside;
    }

    public boolean isRegionIntersect(List<GlobalCoordinates> region1Points, List<GlobalCoordinates> region2Points) {
        // 简单判断，假设两个区域都是凸多边形且边界不相交
        for (GlobalCoordinates point1 : region1Points) {
            if (isPointInRegion(point1.getLatitude(), point1.getLongitude(), region2Points)) {
                return true;
            }
        }
        for (GlobalCoordinates point2 : region2Points) {
            if (isPointInRegion(point2.getLatitude(), point2.getLongitude(), region1Points)) {
                return true;
            }
        }
        return false;
    }

    public double calculateArea(List<GlobalCoordinates> polygonPoints) {
        double area = 0.0;
        int n = polygonPoints.size();

        for (int i = 0; i < n; i++) {
            int j = (i + 1) % n;
            area += polygonPoints.get(i).getLongitude() * polygonPoints.get(j).getLatitude()
                    - polygonPoints.get(j).getLongitude() * polygonPoints.get(i).getLatitude();
        }
        area /= 2.0;
        return Math.abs(area);
    }
}

总结

本文详细阐述了如何利用 Spring Boot 与 Geodesy 库相结合来实现距离计算等地理空间计算功能。通过完整的代码示例，包括项目的依赖配置、服务类和控制器类的实现，展示了如何使用该库进行距离、点与多边形关系判断以及多边形面积计算等操作。希望本文能为大家在相关领域的开发工作提供有价值的参考和帮助。