先了解几个基本概念，有助于了解本文应用场景

• 地理信息系统GIS-百度百科

地理信息系统（Geographic Information System或 Geo－Information system，GIS）有时又称为“地学信息系统”。它是一种特定的十分重要的空间信息系统。它是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统

• ArcGIS平台

ArcGIS产品线为用户提供一个可伸缩的，全面的GIS平台。ArcObjects包含了许多的可编程组件，从细粒度的对象（例如单个的几何对象）到粗粒度的对象（例如与现有ArcMap文档交互的地图对象）涉及面极广，这些对象为开发者集成了全面的GIS功能。

• Geometry数据类型

Geometry是一种空间几何数据类型，常用于描述空间几何信息，例如坐标点、线、面、三维信息等。
也就是说，GIS一般使用Geometry数据类型来存储及展示地理信息。
常见的支持Geometry的数据库有Oracle、SqlServer、Mysql、PostgreSQL
Sql-Server中支持的Geometry文档以及Sql-Server中可选择的地理数据类型如图

• 应用场景示例
  
  如图，该应用主要为使用ArcGIS做地理信息系统，使用SqlServer作为空间数据库，使用Java搭建后台服务处理数据，使用JS的Vue结合ArcGIS的API做前端的渲染，成功的将地理信息高亮标识在地图上

本文关注点：使用java对Geometry数据进行处理，附带对arcgis系统一些简单使用说明 简单描述一个gis应用系统的处理流程

---

1. 使用ArcGIS创建地理数据库，发布GIS服务

数据库和 ArcGIS Enterprise
如何注册数据库到 ArcGIS Server 站点
发布地图服务
通过以上的文档，我们可以创建一个地理数据库，并将数据库通过arcgis进行连接，发布为一个Restful服务

---

访问该接口，如图

image.png

那这个接口提供了那些功能呢？
支持的操作大概如下：
Supported Operations: Query Apply Edits Add Features Update Features Delete Features Calculate Validate SQL Generate Renderer Return Updates Iteminfo Thumbnail Metadata

由ArcGIS提供的这些服务，我们可以以可视化的方式，对空间地理信息进行查询及展示
后面我们将做进一步的说明

---

2. 空间数据以及WKT熟知文本

好的，我们有了数据库，也有了arcgis提供的服务，现在该如何新增空间数据呢？
先通过WKT了解下空间数据Geometry大概长什么样

WKT，是一种文本标记语言，用于表示矢量几何对象、空间参照系统及空间参照系统之间的转换。它的二进制表示方式，亦即WKB(well-known binary)则胜于在传输和在数据库中存储相同的信息。该格式由开放地理空间联盟(OGC)制定。

WKT可以表示的几何对象包括：点，线，多边形，TIN（不规则三角网）及多面体。可以通过几何集合的方式来表示不同维度的几何对象。
几何物体的坐标可以是2D(x,y),3D(x,y,z),4D(x,y,z,m),加上一个属于线性参照系统的m值。
以下为几何WKT字串样例：
POINT(6 10)
LINESTRING(3 4,10 50,20 25)
POLYGON((1 1,5 1,5 5,1 5,1 1),(2 2,2 3,3 3,3 2,2 2))
MULTIPOINT(3.5 5.6, 4.8 10.5)
MULTILINESTRING((3 4,10 50,20 25),(-5 -8,-10 -8,-15 -4))
MULTIPOLYGON(((1 1,5 1,5 5,1 5,1 1),(2 2,2 3,3 3,3 2,2 2)),((6 3,9 2,9 4,6 3)))
GEOMETRYCOLLECTION(POINT(4 6),LINESTRING(4 6,7 10))
POINT ZM (1 1 5 60)
POINT M (1 1 80)
POINT EMPTY
MULTIPOLYGON EMPTY

到这里我们清楚了，所谓空间数据就是一个或一组坐标，这个坐标或坐标组有类型（POINT点LINESTRING线POLYGON面），通过这些坐标，GIS系统可以完整地定位查询绘制这些坐标信息

---

3. 向空间数据库插入数据

那数据库如何新增这些空间数据呢？
先了解一下SQLSERVER空间数据的插入语句长啥样

--GEOM是类型为Geometry的字段--
--我们向该字段新增了一条3D的多边形数据--
--geometry :: STGeomFromText () 是由SQLSERVER提供的函数，它能将WKT文本转换为数据库geometry类型的数据--
INSERT INTO [dbo].[TEST_GEO_TABLE] ( [GEOM] )
VALUES
    ( geometry :: STGeomFromText ( 
    'POLYGON ((
        113.507259000000005 22.24814946 8, 
        113.507188600000006 22.248088559999999 9, 
        113.507117399999998 22.24802743 10, 
        113.507046099999997 22.24796624 11, 
        113.507017300000001 22.247888209999999 12
        ))',4326 )
    );

也就是说，将坐标转化为WKT文本，我们就可以插入空间数据。接下来我们要考虑的是如何产生WKT文本

---

4. 使用Java创建Geometry对象

wkt文本仅仅是一个字符串而已，直接将坐标点拼接成符合WKT格式的字符串不就可以了吗？
道理是这个道理，要做好可就难了。

• 拼接工作量巨大
• 拼接过程容易出错
• 拼接的结果不一定合法可用
  我们需要一套JAVA API对数据进行处理，能够方便的创建Geometry对象，进行地理信息的绘制、创建、验证等等功能

市面上常见的GeometryApi有

Esri/geometry-api-java

locationtech/jts

点击上面链接可以访问其Github地址，本文将以jts为例进行说明

---

以下为JTS的部分API使用方式

    @Test
    public void geoTest() throws ParseException {
        /**
         * GeometryFactory工厂，参数一：数据精度 参数二空间参考系SRID
         */
        GeometryFactory geometryFactory = new GeometryFactory(new PrecisionModel(PrecisionModel.FLOATING), 4326);

        /**
         * 熟知文本WKT阅读器，可以将WKT文本转换为Geometry对象
         */
        WKTReader wktReader = new WKTReader(geometryFactory);

        /**
         * Geometry对象，包含Point、LineString、Polygon等子类
         */
        Geometry geometry = wktReader.read("POINT (113.53896635 22.36429837)");

        /**
         * 将二进制流的形式读取Geometry对象
         */
        WKBReader wkbReader = new WKBReader(geometryFactory);

        /**
         * 单纯的一个坐标点，单点可以创建Point，多点可以创建LineString、Polygon等
         */
        Coordinate coordinate = new Coordinate(1.00, 2.00);
        Point point = geometryFactory.createPoint(coordinate);

        Polygon polygon = geometryFactory.createPolygon(new Coordinate[]{
                new Coordinate(1, 2),
                new Coordinate(1, 2),
                new Coordinate(1, 2),
                new Coordinate(1, 2),
                new Coordinate(1, 2),
        });
        Geometry geometry1 = point;
        Geometry geometry2 = polygon;

        /**
         * WKT输出器，将Geometry对象写出为WKT文本
         */
        WKTWriter wktWriter = new WKTWriter();
        String write = wktWriter.write(point);
    }

JTS中Geometry数据类型的子类

image.png

根据github中相关文档介绍，我们已经可以在项目中引入相关坐标，并创建Geometry对象，构造WKT文本了

---

5. 使用JAVA向空间数据库新增数据

环境说明：本案例使用Spring+Mybatis实现
根据上面测试类中Api的使用，让我们总结几个要点

• 工厂类对象只需初始化一次，应放在配置类注入到Spring容器中
• 由前端或Excel导入相关坐标数据，生成Geometry对象
• 在保存数据对象生成sql时，将Geometry字段的值转化为geometry :: STGeomFromText ()的格式

---

6. 使用TypeHandler处理sql？

聪明的同学想到了，geometry :: STGeomFromText ()需要一个wkt文本，而Geometry对象有了，WKTWriter可以将对象转为wkt文本。
我们需要一个类型转换器，可以将实体对象中的地理信息对象转换成数据库需要的sql

Mybatis官方提供了BaseTypeHandler 它提供数据库类型和java类型属性之间的转化问题，例如将某个对象中JAVA对象Integer转成数据库的int类型

我曾经编写了如下的GeometryTypeHandler将Geometry对象插入时转成geometry :: STGeomFromText ()
当从数据库读取Geometry时将二进制数据转成Geometry对象

/**
 * @author wangqichang
 * @since 2019/4/9
 */
@Slf4j
@MappedTypes(value = {Geometry.class})
public class GeometryTypeHandler extends BaseTypeHandler<Geometry> {
    String geometryPrefix = "geometry :: STGeomFromText ( ";

    @Override
    public void setNonNullParameter(PreparedStatement preparedStatement, int i, Geometry geometry, JdbcType jdbcType) throws SQLException {
//        /**
//         *  这个是将数据库几何图形数据类型geometry 转换成java Geometry 处理器中设置参数方法
//         *  参数的格式要调用sql函数geometry :: STGeomFromText ()进行参数转换
//         *  可是PreparedStatement setString 后变成 'geometry :: STGeomFromText ()' 函数变字符串了
//         */
//
//        String geometryStr = geometry.toString();
//        StringBuilder strParam = new StringBuilder(geometryPrefix);
//        strParam.append(geometryStr).append(",").append(geometry.getSRID()).append(")");
//        log.info(strParam.toString());
//        preparedStatement.setString(i,strParam.toString());
    }

    @Override
    public Geometry getNullableResult(ResultSet resultSet, String s) throws SQLException {
//        try {
//            WKBReader wkbReader = SpringContextUtil.getBean(WKBReader.class);
//            Geometry geometry = wkbReader.read(resultSet.getBytes(s));
//            return geometry;
//        } catch (Exception e) {
//            log.error(e.getMessage());
//            throw new ServiceException(e.getMessage());
//        }
        return null;
    }

    @Override
    public Geometry getNullableResult(ResultSet resultSet, int i) throws SQLException {
        return null;
    }

    @Override
    public Geometry getNullableResult(CallableStatement callableStatement, int i) throws SQLException {
        return null;
    }
}

注意：看代码中的注释，我最后生成的sql 为'geometry :: STGeomFromText ()'，带有单引号，这句sql是一个字符串，并不是sqlserver可以解析的函数。

原因：深入了解Mybatis，你会发现TypeHandler是针对PreparedStatement参数化的转化器，这个是预编译的SQL先生成?的占位符，任何实体属性值转化后都是被引号包裹，变成一个替换值，不能成为可执行的sql语句。正因如此，PreparedStatement有防止sql注入的优点

---

7. 手写xml插入Geometry数据

通过Mybatis文档发现，Mybatis支持的Statement有三种STATEMENT, PREPARED, CALLABLE预编译就是PREPARED，xml中会根据使用占位符#$不同使用不同Statement，如果想在sql中执行函数，只能让mybatis指定当前查询为STATEMENT类型，编写xml即可实现

    <insert id="insertCorridorBySql" parameterType="com.zh.xxx.entity.xxx" useGeneratedKeys="true"
            keyProperty="objectid">
        INSERT INTO [LINE_CORRIDOR] (
        <include refid="other_coloum"/>
        )
        values (
        #{lineName},
        #{lineId},
        #{corridorLayingtype},
        #{corridorWorkdate},
        #{corridorDepartment},
        #{corridorStartWellId},
        #{corridorEndWellId},
        geometry :: STGeomFromText( #{wktText},4326),
        #{corridorName}
        )
    </insert>

注意,wktText是一个非表字段的临时字段，我在此定义了一个父类，所有包含Geometry的空间表实体均继承此类，用于处理wkt文本

import cn.hutool.core.util.StrUtil;
import com.baomidou.mybatisplus.annotation.TableField;
import com.fasterxml.jackson.annotation.JsonIgnore;
import lombok.Data;
import org.locationtech.jts.geom.Geometry;
import org.locationtech.jts.io.WKTWriter;

import java.io.Serializable;

/**
 * 针对Geometry获取Wkt文本字段做处理的Geometry父类，getWktText替代getText,输出三维wkt文本
 * 针对sql_server无法识别POLYGON Z 语法，对wkt文本进行替换
 *
 * @author wangqichang
 * @since 2019/7/1
 */
@Data
public class MyGeometry implements Serializable {

    /**
     * 三维wkt输出，默认为2D不带Z
     */
    @TableField(exist = false)
    @JsonIgnore
    private WKTWriter wktWriter = new WKTWriter(3);

    /**
     * sql_server 与 jts wkt不兼容问题
     */
    @TableField(exist = false)
    @JsonIgnore
    private static final String THREE_D_PRIFIX = "POLYGON Z";
    @TableField(exist = false)
    @JsonIgnore
    private static final String TWO_D_PRIFIX = "POLYGON";

    @TableField(exist = false)
    @JsonIgnore
    protected Geometry shape;


    @TableField(exist = false)
    @JsonIgnore
    private String wktText;


    public String getWktText() {
        if (StrUtil.isBlank(wktText)){
            if (getShape() != null) {
                String wkt = wktWriter.write(shape);
                if (wkt.startsWith(THREE_D_PRIFIX)) {
                    wktText = StrUtil.replace(wkt, THREE_D_PRIFIX, TWO_D_PRIFIX);
                } else {
                    wktText = wkt;
                }
            }
        }
        return wktText;
    }
}

---

8. 总结

1. 使用相关工具包，我们可以方便的构建空间数据对象，插入空间数据库
2. 一般java后台只需要做数据插入，空间数据的查询由GIS服务API提供，所以本文并没有对空间数据字段进行读取。甚至生成的实体也不需要Geometry字段（代码中Geometry只是个临时字段标识了@TableField(exist = false)）
3. java后台还需要对空间表中不是空间字段的信息做维护
4. 效果图参考使用场景图。当然这个效果依赖了ArcGIS的JS API，本文不对此进行展开

采坑记录：

1. jts与sqlserver识别的wkt不兼容

[2019-07-01 16:40:20,637] [ERROR] [http-nio-8905-exec-5] jdbc.audit 111 7. PreparedStatement.execute() INSERT INTO [zhundergroundcableline].[dbo].[LINE_CORRIDOR] ( [Shape] ) values ( geometry :: STGeomFromText( 'POLYGON Z((113.5079365 22.24850034 
0, 113.5078521 22.24845659 0, 113.5077674 22.24841271 0, 113.5076826 22.24836872 0, 113.5075978 22.24832498 0))',4326) ) 

com.microsoft.sqlserver.jdbc.SQLServerException: 在执行用户定义例程或聚合“geometry”期间出现 .NET Framework 错误: 
System.FormatException: 24142: 在位置 8 处应为 "("，但输入中实际为 "Z"。
System.FormatException: 
   在 Microsoft.SqlServer.Types.WellKnownTextReader.RecognizeToken(Char token)
   在 Microsoft.SqlServer.Types.SqlGeometry.GeometryFromText(OpenGisType type, SqlChars text, Int32 srid)