Geometry API Java

项目地址： https://github.com/Esri/geometry-api-java

官方文档： https://github.com/Esri/geometry-api-java/wiki

Maven Central： com.esri.geometry:esri-geometry-api

许可证： Apache-2.0

概述

Esri Geometry API for Java 是一个自包含的空间几何计算库，提供对二维和三维几何对象的创建、解析、序列化以及空间关系运算能力。它无需任何外部 GIS 依赖，可直接嵌入 Java 应用、Hadoop MapReduce、Hive UDF、Spark 等大数据处理框架中。

快速集成

Maven

<dependency>
  <groupId>com.esri.geometry</groupId>
  <artifactId>esri-geometry-api</artifactId>
  <version><!-- 请查看 Maven Central 获取最新版：https://central.sonatype.com/artifact/com.esri.geometry/esri-geometry-api --></version>
</dependency>

Gradle

implementation 'com.esri.geometry:esri-geometry-api:2.2.4'

环境要求： JDK 1.7+；运行时依赖 jackson-core（JSON 处理）。

维护状态提示： esri-geometry-api 最新版本仍为 2.2.4（2020-09），已多年未更新。若需活跃维护的几何库，新项目建议优先选用 JTS（Java）或 NetTopologySuite（.NET）。

核心类一览

几何对象创建

import com.esri.core.geometry.*;

// 点
Point pt = new Point(116.4, 39.9);          // 2D
Point pt3d = new Point(116.4, 39.9, 50.0);  // 3D

// 折线
Polyline line = new Polyline();
line.startPath(0, 0);
line.lineTo(10, 10);
line.lineTo(20, 0);

// 面
Polygon polygon = new Polygon();
polygon.startPath(0, 0);
polygon.lineTo(10, 0);
polygon.lineTo(10, 10);
polygon.lineTo(0, 10);
// 自动闭合

// 外接矩形
Envelope env = new Envelope(0, 0, 10, 10);

// 多点
MultiPoint mp = new MultiPoint();
mp.add(1, 2);
mp.add(3, 4);

空间参考

// 按 WKID 创建（WGS 84 = 4326）
SpatialReference srWGS84 = SpatialReference.create(4326);

// 按 WKT 字符串创建
SpatialReference srCustom = SpatialReference.create("GEOGCS[\"GCS_WGS_1984\",...]]");

// 与几何对象绑定
MapGeometry mapGeom = new MapGeometry(pt, srWGS84);

空间操作（通过 GeometryEngine）

集合运算

SpatialReference sr = SpatialReference.create(4326);

// 缓冲区
Geometry buffered = GeometryEngine.buffer(point, sr, 100.0);

// 交集
Geometry inter = GeometryEngine.intersect(polygon1, polygon2, sr);

// 合并
Geometry united = GeometryEngine.union(new Geometry[]{poly1, poly2, poly3}, sr);

// 差集
Geometry diff = GeometryEngine.difference(polygon1, polygon2, sr);

// 对称差
Geometry symDiff = GeometryEngine.symmetricDifference(geom1, geom2, sr);

// 裁剪（按矩形）
Geometry clipped = GeometryEngine.clip(geometry, envelope, sr);

// 切割（用折线切割面或线）
Geometry[] parts = GeometryEngine.cut(polygon, cuttingLine, sr);

距离与邻近

double dist = GeometryEngine.distance(geom1, geom2, sr);

空间关系判断

boolean eq   = GeometryEngine.equals(g1, g2, sr);
boolean wn   = GeometryEngine.within(point, polygon, sr);
boolean ct   = GeometryEngine.contains(polygon, point, sr);
boolean ix   = GeometryEngine.intersects(g1, g2, sr);
boolean dj   = GeometryEngine.disjoint(g1, g2, sr);
boolean tc   = GeometryEngine.touches(g1, g2, sr);
boolean cr   = GeometryEngine.crosses(line, polygon, sr);
boolean ol   = GeometryEngine.overlaps(poly1, poly2, sr);

// DE-9IM 关系矩阵
boolean rel  = GeometryEngine.relate(g1, g2, sr, "T*F**FFF*");

几何分析

// 凸包
Geometry hull = GeometryEngine.convexHull(geometry);

// 简化
Geometry simplified = GeometryEngine.simplify(geometry, sr);

// 泛化（简化顶点）
Geometry generalized = GeometryEngine.generalize(geometry, maxDeviation, true, sr);

// 质心 / 标注点
Point centroid = GeometryEngine.getLabelPoint(polygon, sr);

大地测量（椭球面计算）

// 大地测量缓冲区（结果更精确，适用于地理坐标系）
Geometry geoBuffer = GeometryEngine.geodesicBuffer(geometry, sr, 1000.0);

// 大地测量长度
double geoLen = GeometryEngine.geodesicLength(polyline, sr, null);

// 大地测量面积
double geoArea = GeometryEngine.geodesicArea(polygon, sr, null);

格式转换

JSON（Esri JSON）

// 导入
MapGeometry mg = GeometryEngine.jsonToGeometry(jsonString);
Geometry geom = mg.getGeometry();
SpatialReference sr = mg.getSpatialReference();

// 导出（附带 WKID）
String json = GeometryEngine.geometryToJson(4326, geometry);

GeoJSON

// 导入
MapGeometry mg = GeometryEngine.geoJsonToGeometry(geoJsonString, 0, Geometry.Type.Unknown);

// 导出
String geoJson = GeometryEngine.geometryToGeoJson(geometry);

WKT（Well-Known Text）

// 导入
Geometry geom = GeometryEngine.geometryFromWkt(
    "POLYGON((0 0,10 0,10 10,0 10,0 0))",
    0,
    Geometry.Type.Polygon
);

// 导出
String wkt = GeometryEngine.geometryToWkt(geometry, 0);

WKB（Well-Known Binary）

// 导入
Geometry geom = GeometryEngine.geometryFromWkb(byteBuffer, Geometry.Type.Unknown);

// 导出
ByteBuffer wkb = GeometryEngine.geometryToWkb(geometry, 0);

Esri Shape

// 导入
Geometry geom = GeometryEngine.geometryFromEsriShape(byteBuffer, Geometry.Type.Polygon);

// 导出
byte[] shape = GeometryEngine.geometryToEsriShape(geometry);

高级用法：Operator 直接调用

当需要批量处理大量几何对象时，使用 OperatorFactoryLocal 获取算子并配合 GeometryCursor 可获得更好的性能：

OperatorFactoryLocal factory = OperatorFactoryLocal.getInstance();
OperatorBuffer bufferOp = (OperatorBuffer) factory.getOperator(Operator.Type.Buffer);

// 使用 SimpleGeometryCursor 包装输入
SimpleGeometryCursor inputCursor = new SimpleGeometryCursor(geometryArray);
double[] distances = {100.0};
GeometryCursor resultCursor = bufferOp.execute(inputCursor, sr, distances, false, null);

// 逐个取出结果
Geometry result;
while ((result = resultCursor.next()) != null) {
    // 处理每个缓冲区结果
}

几何类型判断

Geometry.Type type = geometry.getType();

switch (type) {
    case Point:      Point p = (Point) geometry; break;
    case Polygon:    Polygon pg = (Polygon) geometry; break;
    case Polyline:   Polyline pl = (Polyline) geometry; break;
    case MultiPoint: MultiPoint mp = (MultiPoint) geometry; break;
    case Envelope:   Envelope ev = (Envelope) geometry; break;
}

// 按维度判断
boolean isPoint  = Geometry.isPoint(type.value());
boolean isLinear = Geometry.isLinear(type.value());
boolean isArea   = Geometry.isArea(type.value());

顶点属性（Z / M / ID）

// 检查属性
geometry.hasZ();
geometry.hasM();
geometry.hasID();

// 添加属性
geometry.addAttribute(VertexDescription.Semantics.Z);
geometry.addAttribute(VertexDescription.Semantics.M);

典型应用场景

常见问题

1. 坐标系一致：进行空间运算前，确保所有几何对象使用相同的 SpatialReference。
2. 简化几何：导入外部数据后，使用 GeometryEngine.simplify() 确保拓扑正确。
3. 大地测量 vs 平面：对地理坐标（经纬度）执行面积/长度计算时，优先使用 geodesicArea() / geodesicLength() 以获得椭球面精确结果。
4. 性能优化：批量操作建议使用 OperatorFactoryLocal + GeometryCursor，而非逐个调用 GeometryEngine 静态方法。
5. 线程安全：GeometryEngine 的静态方法是线程安全的。

AI 使用建议

推荐工作流

1. 创建几何对象：使用 Point、Polyline、Polygon 等构造函数创建几何
2. 设置空间参考：通过 SpatialReference.create(wkid) 指定坐标系
3. 空间运算：优先使用 GeometryEngine 静态方法（线程安全、API 简洁）；批量处理使用 OperatorFactoryLocal + GeometryCursor
4. 格式转换：使用 GeometryEngine.geometryToGeoJson() / geometryFromWkt() 等方法进行 WKT、WKB、GeoJSON、Esri JSON 互转
5. 大地测量：对地理坐标（经纬度）的面积/长度计算，使用 geodesicArea() / geodesicLength() / geodesicBuffer() 获得椭球面精确结果

关键注意事项

• 坐标系一致：进行空间运算前，确保所有几何对象使用相同的 SpatialReference
• 简化几何：导入外部数据后，使用 GeometryEngine.simplify() 确保拓扑正确
• 大地测量 vs 平面：地理坐标系下距离/面积计算优先使用大地测量方法
• 性能优化：批量操作使用 OperatorFactoryLocal + GeometryCursor，而非逐个调用 GeometryEngine 静态方法
• 线程安全：GeometryEngine 静态方法是线程安全的；Operator 实例非线程安全

相关技能

• jts — JTS Topology Suite（Java 几何计算标准）：../jts/SKILL.md
• geotools — Java GIS 工具库：../geotools/SKILL.md
• opengis-utils-for-java — Java GIS 统一工具包：../opengis-utils-for-java/SKILL.md
• geometry-api-net — .NET 版本 Esri Geometry API：../geometry-api-net/SKILL.md

参考资源

• GitHub 仓库： https://github.com/Esri/geometry-api-java
• 官方 Wiki： https://github.com/Esri/geometry-api-java/wiki
• Javadoc： http://Esri.github.io/geometry-api-java/javadoc/
• Maven Central： https://repo1.maven.org/maven2/com/esri/geometry/
• 相关项目 — Spatial Framework for Hadoop： https://github.com/Esri/spatial-framework-for-hadoop