在Leaflet中使用Turf.js生成范围多边形的两种实现方式

前言

一、场景需求

1、Leaflet.js的不足

2、Turf.js

二、原始数据展示

1、点位数据展示

2、定义样式

3、定位数据初始化

三、Turfjs中bbox生成

1、官网讲解

2、轨迹bbox生成

四、Turfjs生成外包多边形

1、官网例子

2、凸多边形生成

总结

前言

在一些共享出行的应用地图中，以美团共享骑行为例，在城市的重要地方会设置电子围栏。防止由于共享单车无序停放而导致影响交通出行的障碍。比如在星城，湘江一桥及橘子洲景区就是设置了禁停区。可以看一下下面的地图：

这里的禁停区就是一个非常明显的电子围栏的应用。于此同时在面向GIS的安防领域，这方面的应用同样层出不穷。通过在地图上设置电子围栏，在安装了定位的自行车，就可以实现基于位置的管理。

还有一些需求是这样的，我们可以获取车辆或者行人或者工程机械的工作GPS轨迹，根据这些GPS轨迹，我们不仅要得到轨迹线信息，同时还要根据轨迹线，可以大致还原目标的大致范围。这里的范围可能是一个矩形框（gis的bbox概念），也有可能是一个包含了轨迹信息的最大包围框，是一个面数据，而不是一个矩形数据。那么这种需求应该怎么处理呢？能否在前端实现这样的需求呢？

本文就将重点介绍这种实现的方式，主要讲解Turf.js在求解范围多边形的两种实现方式，通过代码的方式让读者对实现过程更加的了解和掌握，可以快速的在学习和生产中进行应用。如果您当前也碰到了在webgis中进行展示，那么可以看看这篇博客，希望对您有所帮助。

一、场景需求

这里介绍一下原来在项目当中遇到的一个场景，权当抛砖引玉，场景不尽相同，如有雷同，不慎荣幸。场景需求是这样的，需要在Webgis中展示某安装了定位的工程机械的工作点位移动情况，已天为一个展示窗口，把每天的点位信息在地图上展示出来。在此基础之上，需要求解出该工程机械的最大活动范围，同时用不同的颜色标识出来。

当时拿到这个需求之后呢，只是将这些点的信息整合起来，然后使用Leaflet的获取Bouds方法来求解包围框，通过getBounds()获取的包围框其实是一个最大矩形，是覆盖了当前空间数据四至的矩形。由于当时没有仔细考虑，使用getBounds()获取的范围会扩了许多，因为矩形的四条边都是直线，因此有很多区域是被错误的划分到了这个范围中。

因此，这里需要一种更加灵活的方式，能更加准确的把这个区域的范围标记得更加的精准，保证这个面不仅包含目标范围，又没有浪费多余的空间。

1、Leaflet.js的不足

在之前的博客中，介绍了很多Leaflet这个二维地图的开发组件，可以直接用于WegGIS系统的开发，可以作为底图展示和底图可视化的基座。但是对于这些需要动态绘制的空间对象，能力稍显不足。在查找了一些资料以后，并没有发现比较便捷的实现方式。因此需要考虑使用其它的技术组件来满足上述的需求。

2、Turf.js

turf.js是一款面向webgis的前端地理空间分析库，其中包含了许多的实用的小工具，在实际项目开发当中，可以实现无缝衔接和继承接入，由于是面向客户端的产品，对于数据的安全性就大大的提高，因为无需将数据发送到本地，前端可以将后端返回的数据进行按需组合和可视化分析。关于turf的好处，这里不再赘述，感兴趣的博主可以到其turf.js中文网和turf.js官网，上面有更加详细的介绍。

这里采用Turf.js的原因主要是其分析功能非常强大，同时其可以自动计算空间数据的bbox和最小外包多边形（支持凸、凹两种多边形）。下面将采用实例的方式分别从bbox和外包多边形的生成进行说明。

二、原始数据展示

首先我们来看原始的数据在webgis中的展示效果是什么样的。工程机械的轨迹数据如下，通过接口可以取到其gps位置信息。示例数据如下所示：

"lat": 28.0394672,
"lng": 112.9439207,
"cog": 0.0,
"p_distance": 49.0,
"img_url": "https://agri-static.holdingbyte.com/d-1000-awwwhqgwyxqe/3ecced35-e23f-4e91-ae34-4bef6294f4c0.jpg",
"t": 1693124829,
"agri_id": "d-1000-awwwhqgwyxqe-50-00",
"the_type": 301,
"__db_name__": "0",
"t_display": "2023-08-27 08:27"

序号	参数	说明
1	lng	经度，112.9439
2	lat	纬度，28.039
3	t	时间
4	其它参数忽略	其它参数不是很重要，暂时忽略

在实际情况下，这些数据是连续的点位数据，而不是孤立的点。上面为了将数据格式向朋友们描述清楚，所以进行了示例数据的截取，完整的大致数据体如下所示：

1、点位数据展示

为了将这些点位数据在空间上进行展示，webgis可视化组件，我们依然选择熟悉的leaflet。下面将简单回顾一下，如何在leaflet中展示点位信息。

创建点位框架

新建index2.html页面，在html网页中输入以下内容：

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
  <title>turf生成边界凸多边形实战</title>
  <meta charset="utf-8" />
  <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
  <link rel="stylesheet" href="./leaflet1.9.3/leaflet.css"/>
  <script src="./leaflet1.9.3/leaflet.js"></script>
  <style type="text/css">
    body {
       margin: 0;
       padding: 0;
    }
    html, body, #map{
       width: 100%;
       height: 100%;
    }
  </style>
</head>
<body>
  <div id="map"></div>
  <script type="text/javascript" src="jquery.min.js"></script>
  <!-- 使用unpkg -->
  <script src="https://unpkg.com/@turf/turf/turf.min.js"></script>
  <script>
  </script>
</body>
</html>

定义地图

在上面的html网页中增加javascript脚本，进行地图的定义和初始化，关键代码如下：

//声明图层组
    var workPoints = L.layerGroup();
	var wjLineGroup = L.layerGroup();
	
	var baseLayer = L.tileLayer('./yxtile/{z}/{x}/{y}.png', {
		minZoom: 14,
		maxZoom: 21,
		tms: false,
		attribution: 'turf生成边界凸多边形实战'
	  });
	  
	//声明地图并添加图层
	var map = L.map('map', {
		center: [28.038387, 112.951566],
		zoom: 16,
		layers: [baseLayer,wjLineGroup]
	});
 
	//新建图层控件的数据源-地图
	var baseLayers = {
		'离线底图': baseLayer
	};

	//新建图层控件的数据源-城市
	var overlays = {
		'行驶轨迹': wjLineGroup
	};

2、定义样式

为了在程序中可以实现样式的复用，这里将样式的生成函数进行了封装，支持传递颜色进行自定义设置。在需要使用的时候，传入想要的颜色即可（温馨提示：这里仅实现了颜色这个参数的自定义，其它参数的自定义可以模仿这种方法进行）。

function getStyle(color){
		return { 
		  color: color, 
		  weight: 3, 
		  opacity: 1, 
		  fillColor: color, 
		  fillOpacity: 0.3, 
		  fill: true, 
		  stroke: true 
		}
	}

3、定位数据初始化

定位数据采用后台接口的方式提供，这里为了演示方便，将后台接口的数据进行了静态临时存储。示例效果不变，不影响最终效果。关键代码如下：

var lineArray = new Array();
	var turfArray = new Array();
	$(document).ready(function(){
		$.ajax({
			url: "data.json", //模拟从服务器获取JSON数据的URL地址（请注意，URL必须与服务器上实际的文件名相同）
			type: "GET", // 请求方法（POST或GET）
			dataType: "json", // 响应数据类型为JSON
			success: function(data) {
			// 成功获取JSON数据后执行的函数
				var resData = data;
				for(var i=0;i<resData.results.length;i++){
					var item = resData.results[i];
					lineArray.push([item.lat, item.lng]);
				}
				
				var polyline = L.polyline(lineArray, {color: 'blue'}).addTo(wjLineGroup);
				map.fitBounds(polyline.getBounds());
			},
			error: function(xhr, status, error) {
				// AJAX请求失败时执行的函数
				console.log(xhr.responseText); // 输出错误消息到控制台
			}
		});
		
		//新建图层控件并添加到地图
		var layerControl = L.control.layers(baseLayers, overlays).addTo(map);

在浏览器中运行以上的代码，可以看到以下的效果，即完成了对轨迹数据的web展示。

三、Turfjs中bbox生成

通过上面的例子可以看到，这里成功的把轨迹数据展示了出来。但我们怎么得到其边界范围呢？下面来深入讲解。

1、官网讲解

首先，我们来看一下，turfjs中文网对bbox生成的介绍。Takes a set of features, calculates the bbox of all input features, and returns a bounding box.获取一组feature，计算所有feature的bbox，并返回一个边界框。

参数说明：

参数	类型	描述
geojson	GeoJSON	任何 GeoJSON 对象

返回值如下：

BBox - bbox在minX, minY, maxX, maxY顺序中的扩展

来看一下官方的示例：

var line = turf.lineString([
        [104.99467, 30.071677],
        [107.13797, 36.550462],
        [112.607082, 34.991467]
      ]);
var bbox = turf.bbox(line);
var bboxPolygon = turf.bboxPolygon(bbox);

2、轨迹bbox生成

首先，我们定义一个数组来接收数据，var turfArray = new Array();在for循环中添加新的点。

for(var i=0;i<resData.results.length;i++){
	var item = resData.results[i];
	turfArray.push(turf.point([item.lng,item.lat]));
	lineArray.push([item.lat, item.lng]);
}

var points = turf.featureCollection(turfArray);
var range = turf.bboxPolygon(turf.bbox(points));//turf生成最小外包框、bbox
L.geoJSON(range,{style:getStyle("red")}).addTo(map);

可以看到，bbox生成的矩形范围框，包含了许多的未到达的区域。下面我们再生成最小外包多边形，来看看是否满足效果。

四、Turfjs生成外包多边形

1、官网例子

Takes a Feature or a FeatureCollection and returns a convex hull Polygon.接受一个Feature或FeatureCollection，并返回凸多边形。

参数说明：

参数	类型	描述
geojson	GeoJSON	Feature 或 FeatureCollection
options	Object	可选参数：见下文

options选项

属性	类型	默认值	描述
concavity	number	Infinity	1 - thin shape. Infinity - 凸多边形

var points = turf.featureCollection([
  turf.point([10.195312, 43.755225]),
  turf.point([10.404052, 43.8424511]),
  turf.point([10.579833, 43.659924]),
  turf.point([10.360107, 43.516688]),
  turf.point([10.14038, 43.588348]),
  turf.point([10.195312, 43.755225])
]);

var hull = turf.convex(points);

2、凸多边形生成

var hull = turf.convex(points);//turf 生成凸多边形最小外包框
L.geoJSON(hull,{style:getStyle("yellow")}).addTo(map);

请注意这里的最小外包多边形（黄色多边形表示的区域），基本是满足我们要求的，实现了范围最小，更精准的范围覆盖。

总结

以上就是本文的主要内容。本文就将重点介绍这种实现的方式，主要讲解Turf.js在求解范围多边形的两种实现方式，通过代码的方式让读者对实现过程更加的了解和掌握，可以快速的在学习和生产中进行应用，详细对比了bbox和凸多边形的生成过程，最后展示了两个的实现效果。相信通过对比，能很明显的看出区别。如果有兴趣的，可以亲自动手实践一下。文章行文仓促，定有不当之处，如有不当之处，欢迎在评论区批评，非常感谢。