GeoJSON 介绍：Web 地图数据的通用语言
引言
GeoJSON 是一套基于 JSON 格式的地理空间数据编码标准，具有轻量、易读、易于在 Web 应用中解析和传输等优势，它是 Web 地图库（如 Leaflet, Mapbox, OpenLayers）事实上的标准数据格式，我最近在看 OpenLayers，在加载外部数据的时候都是用 GeoJSON，于是便了解了一下，这里是最新规范的英文文档、英语好的可以直接跳转这里
GeoJSON 基本构成
GeoJSON 本质上就是一个标准的 JSON 对象，所有 GeoJSON 对象必须有一个 "type" 成员，"type"表示当前 JSON 描述的类型，这里分为基本几何类型和特征类型。
基本几何类型快速理解就是描述地图上形状的类型，“type” 取值包括 点 （Point）、线（LineString）、区域（Polygon）以及他们的多重类型 MultiPoint, MultiLineString, MultiPolygon，其“coordinates” 属性用来标注地理坐标位置（经纬度基于 WGS84 坐标系）
特征类型即带有属性（properties）的类型，“type” 取值包括 Feature 和 FeatureCollection
基本几何类型
Point（点）
表示地图上的一个点，结构如下
{
"type": "Point",
"coordinates": [106.56, 29.57]
}
LineString (线)
表示地图上的一条线，可以理解为有多个点连接组成，“coordinates” 为一个二维数组
{
"type": "LineString",
"coordinates": [
[106.51398305678325, 29.523171668355733],
[106.51453664249686, 29.523092142346467],
[106.51566579820047, 29.522995404990354]
]
}
Polygon (多边形)
表示地图上的一个多边形，“coordinates” 由多个环组成、环即由多个点组成的闭合的路径、最后一个点表示闭合点，注意这里可能包含多个环形元素，第一个环表示外部环、其余表示内部环，比如空心圆就由一个内部环和一个外部环组成、外部环通常由逆时针顺序定义，内部的洞应以顺时针方向定义。
一个包含环的多边形示例如下
{
"type": "Polygon",
"coordinates": [
[
[106.50, 29.60],
[106.50, 29.50],
[106.60, 29.50],
[106.60, 29.60],
[106.50, 29.60]
],
[
[106.53, 29.57],
[106.57, 29.57],
[106.57, 29.53],
[106.53, 29.53],
[106.53, 29.57]
]
]
}
把第二段JSON删掉就是没有环的矩形
{
"type": "Polygon",
"coordinates": [
[
[106.50, 29.60],
[106.50, 29.50],
[106.60, 29.50],
[106.60, 29.60],
[106.50, 29.60]
]
]
}
MultiPoint（多点）
表示一组不相连的点、Point的复数形式、多个点组成的二维数组
{
"type": "MultiPoint",
"coordinates": [
[106.50, 29.60],
[106.50, 29.50],
[106.60, 29.50],
[106.60, 29.60]
]
}
MultiLineString (多线串)
表示一组不相连的线串，LineString的复数形式，多条线组成的三层数组
{
"type": "MultiLineString",
"coordinates": [
[
[106.51398305678325, 29.523171668355733],
[106.51453664249686, 29.523092142346467],
[106.51566579820047, 29.522995404990354]
],
[
[106.51398305678325, 29.533171668355733],
[106.51453664249686, 29.533092142346467],
[106.51566579820047, 29.532995404990354]
]
]
}
MultiPolygon (多多边形):
表示一组不相连的多边形、坐标是四层数组，每组坐标代表一个独立的 Polygon（每个 Polygon 内部仍可包含洞）。
{
"type": "MultiPolygon",
"coordinates": [
[
[
[106.50, 29.55],
[106.50, 29.50],
[106.55, 29.50],
[106.55, 29.55],
[106.50, 29.55]
]
],
[
[
[106.65, 29.65],
[106.65, 29.60],
[106.70, 29.60],
[106.70, 29.65],
[106.65, 29.65]
]
]
]
}
GeometryCollection (几何集合)
用于将不同类型（Point, LineString, Polygon, Multi*）的几何图形封装到一个对象中， 包含一个 "geometries" 成员，其值是一个数组，数组中的每个元素都是一个完整的 GeoJSON 几何对象
一个包含 Point, LineString, Polygon 的 对象
{
"type": "GeometryCollection",
"geometries": [
{
"type": "Point",
"coordinates": [106.52, 29.53]
},
{
"type": "LineString",
"coordinates": [
[106.50, 29.50],
[106.53, 29.50],
[106.53, 29.55]
]
},
{
"type": "Polygon",
"coordinates": [
[
[106.55, 29.55],
[106.55, 29.50],
[106.60, 29.50],
[106.60, 29.55],
[106.55, 29.55]
]
]
}
]
}
特征类型
这个可以说是GeoJSON 的灵魂，它将几何形状与属性数据关联起来，使得图形有了意义，包括两个类型：“Feature” 和 “FeatureCollection”
Feature
基本结构如下：
- "type": "Feature"
- "geometry"：包含一个几何对象（Point, Polygon, etc.）。
- "properties"：包含任何非地理属性数据（例如：名称、人口、年份、颜色等）。
下面为一个LineString、属性描述其为一条高速公路
{
"type": "Feature",
"geometry": {
"type": "LineString",
"coordinates": [
[106.50, 29.50],
[106.55, 29.52],
[106.60, 29.54],
[106.65, 29.56]
]
},
"properties": {
"id": "G5001",
"name": "重庆绕城高速（部分）",
"speed": 100,
"length": 15.5
}
}
FeatureCollection
FeatureCollection 表示Feature的集合，几乎网上下载的GeoJSON文件都是 FeatureCollection 结构的 基本结构：
- "type": "FeatureCollection"
- "features"：一个包含零个或多个 Feature 对象的数组。
一个表示线路和服务区的 GeoJSON
{
"type": "FeatureCollection",
"features": [
{
"type": "Feature",
"geometry": {
"type": "LineString",
"coordinates": [
[106.40, 29.50],
[106.45, 29.52],
[106.50, 29.54],
[106.55, 29.56],
[106.60, 29.58]
]
},
"properties": {
"id": "H-1234",
"name": "城市快速通道A段",
}
},
{
"type": "Feature",
"geometry": {
"type": "Point",
"coordinates": [106.45, 29.52]
},
"properties": {
"id": "SA-001",
"name": "龙溪服务区",
}
}
]
}
OpenLayers 中使用
在OpenLayers中写了两个Demo巩固、一个用于绘制线路后导出GeoJSON文件，另一个加载导出的文件根据渲染线路和服务区
绘制线路以及站点
涉及主要功能点：
- 绘制线路，并为香炉加上线路表示以及名字
- 绘制站点，并为站点加上站点标识以及名字
import { useEffect, useRef, useState } from 'react'
import * as layer from 'ol/layer'
import * as source from 'ol/source'
import { Map } from 'ol'
import View from 'ol/View.js'
import OSM from 'ol/source/OSM'
import Style from 'ol/style/Style'
import Stroke from 'ol/style/Stroke'
import Fill from 'ol/style/Fill'
import * as format from 'ol/format'
import CircleStyle from 'ol/style/Circle'
import * as interaction from 'ol/interaction'
import type { DrawEvent } from 'ol/interaction/Draw'
const projection = 'EPSG:4326'
let i = 0
const createDrawStyle = () => {
return new Style({
image: new CircleStyle({
radius: 4,
fill: new Fill({
color: '#000000'
})
}),
stroke: new Stroke({
width: 2,
color: 'red'
})
})
}
const DrawLine = () => {
const mapRef = useRef<Map>(null)
const drawRef = useRef<interaction.Draw>(null)
const drawSource = useRef<source.Vector>(null)
const [drawType, setDrawType] = useState<string>('Point')
useEffect(() => {
const vectorSource = new source.Vector()
drawSource.current = vectorSource
const vectorLayer = new layer.Vector({
source: vectorSource,
style: createDrawStyle()
})
const osmLayer = new layer.Tile({
source: new OSM()
})
const view = new View({
zoom: 10,
projection,
center: [106.56, 29.57]
})
const map = new Map({
target: 'draw',
layers: [osmLayer, vectorLayer],
view,
controls: []
})
const draw = new interaction.Draw({
type: 'Point',
source: vectorSource
})
map.addInteraction(draw)
mapRef.current = map
drawRef.current = draw
}, [])
const handleClick = (event: React.ChangeEvent<HTMLInputElement>) => {
setDrawType(event.target.value)
}
useEffect(() => {
const map = mapRef.current!
const source = drawSource.current!
source.getFeatures().forEach(item => {
if(item.getGeometry()?.getType() === drawType) {
source.removeFeature(item)
}
})
map.removeInteraction(drawRef.current!)
const handleDrawEnd = (event: DrawEvent) => {
const feature = event.feature
feature.setProperties({
type: drawType === 'Point' ? 'station' : 'line',
name: drawType === 'Point' ? '站点' + i : '高速'
})
i++
}
const draw = new interaction.Draw({
type: drawType,
source: source,
style: createDrawStyle()
})
draw.on('drawend', handleDrawEnd)
drawRef.current = draw
map.addInteraction(draw)
return () => {
draw.un('drawend', handleDrawEnd)
}
}, [drawType])
const handleExport = () => {
const source = drawSource.current!
const features = source.getFeatures()
const featureProjection = mapRef
.current!.getView()
.getProjection()
.getCode()
const jsonFormat = new format.GeoJSON({
featureProjection,
dataProjection: projection
})
const json = jsonFormat.writeFeatures(features, {
featureProjection,
dataProjection: projection
})
// 导出
console.log(json, '>>>>')
}
return (
<>
<div
style={{
width: '800px',
height: '400px',
position: 'relative',
display: 'flex'
}}
>
<div id="draw" style={{ width: '800px', height: '400px' }}></div>
</div>
<input
type="radio"
checked={drawType === 'Point'}
value={'Point'}
onChange={handleClick}
/>{' '}
添加站点
<input
type="radio"
checked={drawType === 'LineString'}
value={'LineString'}
onChange={handleClick}
/>{' '}
添加线路
<button onClick={handleExport}>导出</button>
</>
)
}
export default DrawLine
当绘制好后可以点击导出、然后可以看到控制台有我们的JSON数据，这里我示例了一下，本来想找条真实的路，结果定位重庆就找不到一条直的路，算了。还有这里我们也可以手动便利features自己写json，能进一步巩固了解！
这是我绘制的供后面使用效果图如下：
OpenLayers 中使用刚才导入的数据
我们可以导入刚才的数据并加入一些交互，这里我对数据做了一些加工，这一步可以在编辑完成，但我们的编辑比较粗糙，我就手动对JSON做了编辑，主要功能：
- 支持路线选中、显示路线信息
- 支持站点选中、查看站点信息
import { useEffect, useRef, useState } from 'react'
import * as layer from 'ol/layer'
import * as source from 'ol/source'
import { Map } from 'ol'
import View from 'ol/View.js'
import OSM from 'ol/source/OSM'
import Style from 'ol/style/Style'
import Stroke from 'ol/style/Stroke'
import Fill from 'ol/style/Fill'
import * as format from 'ol/format'
import CircleStyle from 'ol/style/Circle'
import * as interaction from 'ol/interaction'
import { pointerMove } from 'ol/events/condition'
const projection = 'EPSG:4326'
const createDrawStyle = () => {
return new Style({
image: new CircleStyle({
radius: 4,
fill: new Fill({
color: 'red'
})
}),
stroke: new Stroke({
width: 2,
color: '#000'
})
})
}
const DrawLine = () => {
const mapRef = useRef<Map>(null)
const wrapperRef = useRef<HTMLDivElement>(null)
const drawSource = useRef<source.Vector>(null)
const [active, setActive] = useState<any>(null)
useEffect(() => {
const vectorSource = new source.Vector({
url: '/geo/cq.json',
format: new format.GeoJSON()
})
drawSource.current = vectorSource
const vectorLayer = new layer.Vector({
source: vectorSource,
style: createDrawStyle()
})
const osmLayer = new layer.Tile({
source: new OSM()
})
const view = new View({
zoom: 10,
projection,
center: [106.56, 29.57]
})
const map = new Map({
target: 'draw',
layers: [osmLayer, vectorLayer],
view,
controls: []
})
const select = new interaction.Select({
condition: pointerMove,
style: new Style({
image: new CircleStyle({
radius: 8,
fill: new Fill({
color: 'red'
})
}),
stroke: new Stroke({
width: 4,
color: '#000'
})
})
})
map.addInteraction(select)
map.on('pointermove', event => {
const pixel = event.pixel;
const features = map.getFeaturesAtPixel(pixel);
if(features.length) {
const feature = features.find(item => item.getGeometry()?.getType() === 'Point') || features[0]
setActive({
pixel,
properties: feature.getProperties()
})
} else {
setActive(null)
}
})
mapRef.current = map
}, [])
return (
<>
<div
style={{
width: '800px',
height: '400px',
position: 'relative',
display: 'flex'
}}
>
<div id="draw" ref={wrapperRef} style={{ width: '800px', height: '400px', cursor: active ? 'pointer' : 'auto' }}></div>
{active && <div style={{
width: '100px',
background: '#fff',
padding: '4px',
borderRadius: '4px',
position: 'absolute',
left: active.pixel[0] + 20 + 'px',
top: active.pixel[1] + 20 + 'px'
}}>
<h5>名称：{active.properties.name}</h5>
</div>}
</div>
</>
)
}
export default DrawLine
效果图如下
这是我使用的JSON
{
"type": "FeatureCollection",
"features": [
{
"type": "Feature",
"geometry": {
"type": "LineString",
"coordinates": [
[
106.40801847988175,
29.57298086250036
],
[
106.56685851097549,
29.580326066250358
],
[
106.69999032894425,
29.54084559609411
],
[
106.80098688050674,
29.43066753984411
],
[
106.83220399644425,
29.410468229531606
],
[
106.88362042269425,
29.403123025781607
],
[
106.91116493675675,
29.406795627656606
],
[
106.96074506206925,
29.417813433281605
]
]
},
"properties": {
"type": "line",
"name": "成渝高速"
}
},
{
"type": "Feature",
"geometry": {
"type": "Point",
"coordinates": [
106.70012461444661,
29.539872075705606
]
},
"properties": {
"type": "station",
"name": "安康"
}
},
{
"type": "Feature",
"geometry": {
"type": "Point",
"coordinates": [
106.56685698617343,
29.57991493114919
]
},
"properties": {
"type": "station",
"name": "巴中"
}
},
{
"type": "Feature",
"geometry": {
"type": "Point",
"coordinates": [
106.88282014240801,
29.40285042973459
]
},
"properties": {
"type": "station",
"name": "渝北"
}
},
{
"type": "Feature",
"geometry": {
"type": "Point",
"coordinates": [
106.96102884444625,
29.417240830909627
]
},
"properties": {
"type": "station",
"name": "简阳"
}
}
]
}
总结
通过本文的深入探索，我们理解了 GeoJSON 作为 Web 地理空间数据通用语言的核心优势：
- 简洁: 基于 JSON 格式，结构清晰，易于人机阅读和编写。
- 灵活: 强大的 Feature 和 FeatureCollection 结构允许我们将复杂的地理几何图形（如 LineString, Polygon, MultiPolygon）与丰富的非地理属性数据 (properties) 完美结合。
- 标准化: 统一的 WGS84 坐标系和严格的规范（如右手法则），确保了 GeoJSON 文件在不同平台和 Web 地图库之间的互操作性。
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