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  • GIS面积计算问题

    好长时间不更新了,今天说点干货,项目用到的。

    1、项目中要用到计算面积的,根据火星坐标;

    2、百度找了各种面积计算,google了半天,也没发现那个比较准确;

    直接说干货吧。咱也高大上一会,用 ArcGIS

    需要的dll有 ESRI.ArcGIS.Client.Toolkit.dll 和 ESRI.ArcGIS.Client.dll 这两个dll即可,不需要那么多的dll,可到官网下载,也可以到dll之家下载(http://www.dllzj.com/ESRI.ArcGIS.Client.dll/

    计算面积的代码,这个代码比较简单

     GeometryService geometryService = new GeometryService("http://tasks.arcgisonline.com/ArcGIS/rest/services/Geometry/GeometryServer");
     Polygon polygon = new Polygon();
     polygon.SpatialReference = new SpatialReference(4326);//球面坐标
     PointCollection GPSpoints = new PointCollection();//保存84坐标的集合
     for (int i = 0; i < arraytemp.Count; i++)
     {
       JArray arraystr = (JArray)JsonConvert.DeserializeObject(arraytemp[i].ToString());
       GPSpoints.Add(new MapPoint(Convert.ToDouble(arraystr[0].ToString()), Convert.ToDouble(arraystr[1].ToString())));
     }
      polygon.Rings.Add(GPSpoints);
    
     Graphic graphic = new Graphic();
     graphic.Geometry = polygon;
     IList<Graphic> graphicList = new List<Graphic>(); //构建参数
     graphicList.Add(graphic);
     graphicList = geometryService.Project(graphicList, new SpatialReference(102100));//执行转换
     var args = geometryService.AreasAndLengths(graphicList, LinearUnit.Meter, LinearUnit.Meter, CalculationType.Geodesic);//Geodesic 采用球面面积计算方式 102113
     area = args.Areas[0];
    

     说下其中的注意点,其中4326指的84坐标,但是国内的地图一般都是火星坐标(腾讯和高德,百度更闹心,直接是自己的坐标),就是加了偏移量的,具体的84坐标和火星坐标的转化,这个可能比较常见,代码如下

            public static string BAIDU_LBS_TYPE = "bd09ll";
    
            public static double pi = 3.1415926535897932384626;
            public static double a = 6378245.0;
            public static double ee = 0.00669342162296594323;
    
            /**
             * 84 to 火星坐标系 (GCJ-02) World Geodetic System ==> Mars Geodetic System
             * 
             * @param lat
             * @param lon
             * @return
             */
            public static Gps gps84_To_Gcj02(double lat, double lon)
            {
                if (outOfChina(lat, lon))
                {
                    return null;
                }
                double dLat = transformLat(lon - 105.0, lat - 35.0);
                double dLon = transformLon(lon - 105.0, lat - 35.0);
                double radLat = lat / 180.0 * pi;
                double magic = Math.Sin(radLat);
                magic = 1 - ee * magic * magic;
                double sqrtMagic = Math.Sqrt(magic);
                dLat = (dLat * 180.0) / ((a * (1 - ee)) / (magic * sqrtMagic) * pi);
                dLon = (dLon * 180.0) / (a / sqrtMagic * Math.Cos(radLat) * pi);
                double mgLat = lat + dLat;
                double mgLon = lon + dLon;
                return new Gps(mgLat, mgLon);
            }
    
            /**
             * * 火星坐标系 (GCJ-02) to 84 * * @param lon * @param lat * @return
             * */
            public static Gps gcj_To_Gps84(double lat, double lon)
            {
                Gps gps = transform(lat, lon);
                double lontitude = lon * 2 - gps.getWgLon();
                double latitude = lat * 2 - gps.getWgLat();
                return new Gps(latitude, lontitude);
            }
    
            /**
             * 火星坐标系 (GCJ-02) 与百度坐标系 (BD-09) 的转换算法 将 GCJ-02 坐标转换成 BD-09 坐标
             * 
             * @param gg_lat
             * @param gg_lon
             */
            public static Gps gcj02_To_Bd09(double gg_lat, double gg_lon)
            {
                double x = gg_lon, y = gg_lat;
                double z = Math.Sqrt(x * x + y * y) + 0.00002 * Math.Sin(y * pi);
                double theta = Math.Atan2(y, x) + 0.000003 * Math.Cos(x * pi);
                double bd_lon = z * Math.Cos(theta) + 0.0065;
                double bd_lat = z * Math.Sin(theta) + 0.006;
                return new Gps(bd_lat, bd_lon);
            }
    
            /**
             * * 火星坐标系 (GCJ-02) 与百度坐标系 (BD-09) 的转换算法 * * 将 BD-09 坐标转换成GCJ-02 坐标 * * @param
             * bd_lat * @param bd_lon * @return
             */
            public static Gps bd09_To_Gcj02(double bd_lat, double bd_lon)
            {
                double x = bd_lon - 0.0065, y = bd_lat - 0.006;
                double z = Math.Sqrt(x * x + y * y) - 0.00002 * Math.Sin(y * pi);
                double theta = Math.Atan2(y, x) - 0.000003 * Math.Cos(x * pi);
                double gg_lon = z * Math.Cos(theta);
                double gg_lat = z * Math.Sin(theta);
                return new Gps(gg_lat, gg_lon);
            }
    
            /**
             * (BD-09)-->84
             * @param bd_lat
             * @param bd_lon
             * @return
             */
            public static Gps bd09_To_Gps84(double bd_lat, double bd_lon)
            {
    
                Gps gcj02 = PositionUtil.bd09_To_Gcj02(bd_lat, bd_lon);
                Gps map84 = PositionUtil.gcj_To_Gps84(gcj02.getWgLat(),
                        gcj02.getWgLon());
                return map84;
    
            }
    
            /**
           * 度分秒转84
           * @param lat
           * @param lon
           * @return
           */
            public static Gps dufenmiao_To_Gps84(double lat, double lon)
            {
                return new Gps(convertdufenmiao(lat), convertdufenmiao(lon));
            }
            private static double convertdufenmiao(double num)
            {
                var strlist = num.ToString().Split('.');
                string m_fen = strlist[1].Substring(0, 2);//取分
                string m_miao = strlist[1].Substring(2, 2);//取秒
                double fen = Convert.ToDouble(m_fen) / 60;
                double miao = Convert.ToDouble(int.Parse(m_miao)) / 3600;
                double mn = fen + miao;
                return Convert.ToDouble((Convert.ToDouble(strlist[0]) + mn).ToString("0.00000000"));
            }
    
            /**
            * 84转度分秒
            * @param lat
            * @param lon
            * @return
            */
            public static Gps gps84_To_Dufenmiao(double lat, double lon)
            {
                return new Gps(convert84(lat), convert84(lon));
            }
            private static double convert84(double num)
            {
                var strlist = num.ToString().Split('.');
                double fentemp = Convert.ToDouble("0." + strlist[1]) * 60;
                string fen = Convert.ToDouble(fentemp).ToString();
                if (fen.Contains("."))
                {
                    var fenlist = fen.Split('.');//分
                    double miaotemp = Convert.ToDouble("0." + fenlist[1]) * 60;
                    string miao = Convert.ToInt32(miaotemp).ToString();
                    string temp = strlist[0] + "." + fenlist[0] + Convert.ToInt32(Convert.ToDouble(miao)).ToString();
                    return Convert.ToDouble(temp);
                }
                else
                {
                    return Convert.ToDouble(strlist[0] + "." + fen);
                }
            }
    
            public static Boolean outOfChina(double lat, double lon)
            {
                if (lon < 72.004 || lon > 137.8347)
                    return true;
                if (lat < 0.8293 || lat > 55.8271)
                    return true;
                return false;
            }
    
            public static Gps transform(double lat, double lon)
            {
                if (outOfChina(lat, lon))
                {
                    return new Gps(lat, lon);
                }
                double dLat = transformLat(lon - 105.0, lat - 35.0);
                double dLon = transformLon(lon - 105.0, lat - 35.0);
                double radLat = lat / 180.0 * pi;
                double magic = Math.Sin(radLat);
                magic = 1 - ee * magic * magic;
                double sqrtMagic = Math.Sqrt(magic);
                dLat = (dLat * 180.0) / ((a * (1 - ee)) / (magic * sqrtMagic) * pi);
                dLon = (dLon * 180.0) / (a / sqrtMagic * Math.Cos(radLat) * pi);
                double mgLat = lat + dLat;
                double mgLon = lon + dLon;
                return new Gps(mgLat, mgLon);
            }
    
            public static double transformLat(double x, double y)
            {
                double ret = -100.0 + 2.0 * x + 3.0 * y + 0.2 * y * y + 0.1 * x * y
                        + 0.2 * Math.Sqrt(Math.Abs(x));
                ret += (20.0 * Math.Sin(6.0 * x * pi) + 20.0 * Math.Sin(2.0 * x * pi)) * 2.0 / 3.0;
                ret += (20.0 * Math.Sin(y * pi) + 40.0 * Math.Sin(y / 3.0 * pi)) * 2.0 / 3.0;
                ret += (160.0 * Math.Sin(y / 12.0 * pi) + 320 * Math.Sin(y * pi / 30.0)) * 2.0 / 3.0;
                return ret;
            }
    
            public static double transformLon(double x, double y)
            {
                double ret = 300.0 + x + 2.0 * y + 0.1 * x * x + 0.1 * x * y + 0.1
                        * Math.Sqrt(Math.Abs(x));
                ret += (20.0 * Math.Sin(6.0 * x * pi) + 20.0 * Math.Sin(2.0 * x * pi)) * 2.0 / 3.0;
                ret += (20.0 * Math.Sin(x * pi) + 40.0 * Math.Sin(x / 3.0 * pi)) * 2.0 / 3.0;
                ret += (150.0 * Math.Sin(x / 12.0 * pi) + 300.0 * Math.Sin(x / 30.0
                        * pi)) * 2.0 / 3.0;
                return ret;
            }
    

     在这里,对于火星坐标,84坐标,还有平面坐标系、大地坐标系,已经高斯平面直角坐标系这类的问题,请自行百度 or google,必经我也不知道很清楚,我就知道他们区别挺大的。

    以为到这里就搞定,那么我想着真的是侮辱宝宝的智商了,大爷的,走这个接口的时候,一直让我泪奔呀,10次里面5次的状态吗都是500,也是R了哈士奇了。

    经过N次测试,终于确定了一个问题,那就是,原来是点太多了,就是利用gps采集器或者手持设备采集的点太多了,计算的过程中,因为返回的对象是 AreasAndLengths 也就是说返回的不仅仅是面积,还有周长等,那么这时候就需要注意了,如果点太多,就会 over 的,最终得到的结果是180个点以内,是最稳定的。

    接下里就开始嘚瑟今天的重要内容。

      对于N个点来讲,我们怎么让无限趋近于180这个数字,当然,如果是少于180个点,这个可以直接参与运算,如果是300,330,500这样的点数呢。也就是说我们需要一个算法让GPS的点的总数无线趋近于180。

      1、那么最基本的肯定先取商,也就是说用N来除180,商是多少,当然,是取整数的,但是这个时候我们就要去想需要向上取整还是向下取整,OK,我们来回想一下,如果向下取整的话,那么就意味着这时候,商 × 180 小于 N。那么这时候就会出现这种情况,如果有359个点,我们设置的计算常数是180;359 ÷ 180 取整得到 1,那么这时候怎么取呢?

      2、比如就这个359个点,我们采取向上取整,也就是每当余数是 0 的时候,我们把这个点加到我们的 计算的点的集合 里面,对于这种情况就已经搞定了。

      3、那么,如果有240个点呢,怎么办?向上取整是去到的点数还是 2,这是按照 240 ÷ 2 =120,也就是每两个点取一个点的时候,这时候剩下的就有120个点,然而,我们才取了120个点,所以,我们这时候就要注意一个问题,排序的问题。

      4、关于排序,我们现在想想,如果不排序的话,那么,就上一步从剩下的120个点里面取剩下的60个点的时候是不是和原来的顺序就有可能乱呢?比如本来 A点 采集的索引是 3 ,但是计算之后成了我们取了list[0]、list[2]之后,然后再取A点,这时候如果再把这个点加入到要参与计算的这个集合中,是不是顺序就乱了呢?这个点应该就成了 list[120] 了;

      5、所以,我们这里需要排序,也就是说对于传输进来的点,参与计算之前,我们就需要对每个点进行排序,然后用每个点的索引参与计算,最终得到的是参与计算的点的索引的集合,从而取到对应的点,然后参与计算;

      6、继续刚才的4的问题,如何取剩下的120个点呢,因为之前我们已经取了120个点,而且对于这240个点,这120个点已经参与了计算,那么,如果再次取点的时候,这时候是不能把已经取走的120个点参与计算的,也就是说我们接下来就是从剩下的120个点取出需要的60个点,这个问题就简单了,任然是取余数了。

      综上所述,其实取点的过程就是一个循环取值的过程。然后需要注意每个点的排序的问题。

            /// <summary>
            /// 
            /// </summary>
            /// <param name="all">点的数量</param>
            /// <param name="count">要取的点</param>
            /// <returns></returns>
            private static List<int> CalcPointIndex(int all, int count)
            {
                List<int> beingList = new List<int>();
                List<int> selList = new List<int>();
                count = count - 10;
                //前后各去掉10个值
                for (int i = 10; i < all - 10; i++)
                {
                    beingList.Add(i);
                }
                //从前后各去掉10个值中均匀取5个
                int[] nums = { 0, 2, 4, 6, 8 };//取开始的点
                int[] nume = { all - 9, all - 7, all - 5, all - 3, all - 1 };//取结束的点
    
                selList = ReturnListInt(nums, selList);
                selList = ReturnListInt(nume, selList);
    
                if (beingList.Count < (BASE_NUM - 10))//如果此时点数已经小于,则直接返回
                {
                    foreach (var item in selList)
                    {
                        beingList.Add(item);
                    }
                    selList = null;
                    selList = SoftListInt(beingList);
                }
                else
                {
                    List<int> sel = new List<int>();
                    List<int> temp = reSel(ref beingList, ref sel, count);
                    for (int i = 0; i < temp.Count; i++)
                    {
                        selList.Add(temp[i]);
                    }
                    selList = SoftListInt(selList);
                }
                return selList;
            }
    
            /// <summary>
            /// 均匀采样
            /// </summary>
            /// <param name="beingList"></param>
            /// <param name="sel">当前选择的点</param>
            /// <param name="count">本次需要取的点的总数</param>
            /// <returns></returns>
            private static List<int> reSel(ref List<int> beingList, ref List<int> sel, int count)
            {
                List<int> thistimeAdd = new List<int>();//本次要添加的点
                if (count > 0 && count != 1)
                {
                    string t = Math.Ceiling(Convert.ToDouble(beingList.Count / double.Parse(count.ToString()))).ToString();
                    int sCount = int.Parse(t);//向上取整 
                    int n = 0;//取的是临时变量,存储本次循环添加了多少新的点
                    for (int i = 0; i < beingList.Count; i++)
                    {
                        if (i % sCount == 0 && i != 0)
                        {
                            n++;
                            sel.Add(beingList[i]);
                        }
                        else
                        {
                            thistimeAdd.Add(beingList[i]);
                        }
                    }
                    beingList = null;
                    beingList = thistimeAdd;
                    count = count - n;
                    if (count > 0)
                    {
                        reSel(ref beingList, ref sel, count);
                    }
                }
                else
                {
                    string t = Math.Ceiling(Convert.ToDouble(beingList.Count / 2)).ToString();
                    int sCount = int.Parse(t);//向上取整 
                    sel.Add(beingList[sCount]);
                    beingList.RemoveAt(sCount);
                }
                return sel;
            }
    
            /// <summary>
            /// 循环加载点
            /// </summary>
            /// <param name="nums"></param>
            /// <param name="list"></param>
            /// <returns></returns>
            private static List<int> ReturnListInt(int[] nums, List<int> list)
            {
                for (int i = 0; i < nums.Count(); i++)
                {
                    list.Add(nums[i]);
                }
                return SoftListInt(list);
            }
    
            /// <summary>
            /// 排序
            /// </summary>
            /// <param name="sel"></param> 
            /// <returns></returns>
            private static List<int> SoftListInt(List<int> sel)
            {
                sel.Sort();//Reverse(); 倒序
                return sel;
            }
    

       这里,需要提醒一下 其中  int nums[] 和 int nume[] 分别取的是开始的点和结束的点,这个点是固定取值的,为了闭合整个图层;

      还有对于其中的BASE_NUM这就是常数180  

    if (beingList.Count < (BASE_NUM - 10))
    

       这句话的目的真的为了防止浪费资源,因为在我看来,如果有1000个点,去掉,880个点和870点区别不是很大。

      

      我觉得,还是再来点实际的吧,必经都是开发项目的不是,你们难道没发现用高德地图的过程中,如果是卫星图,则会出现此区域无卫星图么?其实,人家是提供了解决方案的。直接上代码,这个最简单了,在js里面加入图层就可以了。

        //谷歌地图
        var googleLayerf = new AMap.TileLayer({
            getTileUrl: 'http://mt{1,2,3,0}.google.cn/vt/lyrs=s&hl=zh-CN&gl=cn&x=[x]&y=[y]&z=[z]&s=Galile'
        });//引用谷歌url
        var roadNetLayerf = new AMap.TileLayer.RoadNet(); //
    
        var map = new AMap.Map("container", {
            resizeEnable: true,
            zoom: 12,
            layers: [googleLayerf, roadNetLayerf],
            center: [longit, latitu]//地图中心点
        });
    

       好了,这事情就这么搞定了。虽然装逼挺累的,但是这玩意想出来还有得费点劲的,特别中间的排序和索引的问题。

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