SimpleFeatures: Go语言的2D几何建模与计算库

SimpleFeatures是一个用于2D几何建模和空间计算的Go语言库，它提供了简单易用的API来处理点、线、多边形等几何对象，并支持各种空间关系计算和几何操作。

安装

go get github.com/peterstace/simplefeatures

基本几何类型

点(Point)

package main

import (
	"fmt"
	"github.com/peterstace/simplefeatures/geom"
)

func main() {
	// 创建一个点
	pt := geom.NewPoint(geom.XY{X: 1, Y: 2})
	
	// 获取坐标
	coords := pt.XY()
	fmt.Printf("Point coordinates: (%.1f, %.1f)\n", coords.X, coords.Y)
	
	// 检查点是否为空
	fmt.Println("Is empty:", pt.IsEmpty())
}

线(LineString)

func lineStringExample() {
	// 创建一条线
	line := geom.NewLineString(
		geom.NewSequence([]float64{0, 0, 1, 1, 2, 0}, geom.DimXY),
	)
	
	// 获取顶点数量
	fmt.Println("Number of points:", line.NumPoints())
	
	// 获取长度
	fmt.Println("Length:", line.Length())
}

多边形(Polygon)

func polygonExample() {
	// 创建一个多边形(带一个孔)
	shell := geom.NewLinearRing(
		geom.NewSequence([]float64{0, 0, 10, 0, 10, 10, 0, 10, 0, 0}, geom.DimXY),
	)
	hole := geom.NewLinearRing(
		geom.NewSequence([]float64{2, 2, 8, 2, 8, 8, 2, 8, 2, 2}, geom.DimXY),
	)
	poly := geom.NewPolygon([]geom.LinearRing{shell, hole})
	
	// 计算面积
	fmt.Println("Area:", poly.Area())
	
	// 检查多边形是否有效
	fmt.Println("Is valid:", poly.IsValid())
}

空间关系计算

包含关系(Contains)

func containsExample() {
	poly := geom.NewPolygon([]geom.LinearRing{
		geom.NewLinearRing(geom.NewSequence([]float64{0, 0, 5, 0, 5, 5, 0, 5, 0, 0}, geom.DimXY)),
	})
	
	ptInside := geom.NewPoint(geom.XY{X: 2, Y: 2})
	ptOutside := geom.NewPoint(geom.XY{X: 6, Y: 6})
	
	fmt.Println("Contains inside point:", poly.Contains(ptInside))
	fmt.Println("Contains outside point:", poly.Contains(ptOutside))
}

相交关系(Intersects)

func intersectsExample() {
	line1 := geom.NewLineString(
		geom.NewSequence([]float64{0, 0, 5, 5}, geom.DimXY),
	)
	line2 := geom.NewLineString(
		geom.NewSequence([]float64{0, 5, 5, 0}, geom.DimXY),
	)
	
	fmt.Println("Lines intersect:", line1.Intersects(line2))
}

距离计算(Distance)

func distanceExample() {
	pt := geom.NewPoint(geom.XY{X: 3, Y: 4})
	line := geom.NewLineString(
		geom.NewSequence([]float64{0, 0, 5, 0}, geom.DimXY),
	)
	
	fmt.Println("Distance:", pt.Distance(line))
}

几何操作

缓冲区(Buffer)

func bufferExample() {
	pt := geom.NewPoint(geom.XY{X: 0, Y: 0})
	buffered := pt.Buffer(2.0, 8) // 半径2.0，8个线段近似圆
	
	fmt.Println("Buffered area:", buffered.Area())
}

交集(Intersection)

func intersectionExample() {
	poly1 := geom.NewPolygon([]geom.LinearRing{
		geom.NewLinearRing(geom.NewSequence([]float64{0, 0, 5, 0, 5, 5, 0, 5, 0, 0}, geom.DimXY)),
	})
	poly2 := geom.NewPolygon([]geom.LinearRing{
		geom.NewLinearRing(geom.NewSequence([]float64{3, 0, 8, 0, 8, 5, 3, 5, 3, 0}, geom.DimXY)),
	})
	
	intersection := poly1.Intersection(poly2)
	fmt.Println("Intersection area:", intersection.Area())
}

并集(Union)

func unionExample() {
	poly1 := geom.NewPolygon([]geom.LinearRing{
		geom.NewLinearRing(geom.NewSequence([]float64{0, 0, 2, 0, 2, 2, 0, 2, 0, 0}, geom.DimXY)),
	})
	poly2 := geom.NewPolygon([]geom.LinearRing{
		geom.NewLinearRing(geom.NewSequence([]float64{1, 1, 3, 1, 3, 3, 1, 3, 1, 1}, geom.DimXY)),
	})
	
	union := poly1.Union(poly2)
	fmt.Println("Union area:", union.Area())
}

WKT/WKB支持

SimpleFeatures支持Well-Known Text(WKT)和Well-Known Binary(WKB)格式的输入输出。

func wktExample() {
	// 从WKT创建几何体
	wkt := "POLYGON((0 0,10 0,10 10,0 10,0 0),(2 2,8 2,8 8,2 8,2 2))"
	poly, err := geom.UnmarshalWKT(wkt)
	if err != nil {
		panic(err)
	}
	
	// 转换为WKT
	fmt.Println("WKT representation:", poly.AsText())
	
	// 转换为WKB
	wkb := poly.AsBinary()
	fmt.Printf("WKB representation (first 10 bytes): %v\n", wkb[:10])
}

性能考虑

SimpleFeatures在设计时考虑了性能：

1. 几何对象是不可变的，便于并发使用
2. 使用高效的内存布局
3. 算法经过优化，适合大规模几何计算

适用场景

SimpleFeatures适用于：

• GIS应用开发
• 空间数据分析
• 几何算法实现
• CAD软件集成
• 游戏开发中的2D物理引擎

这个库提供了比标准库更丰富的几何操作功能，同时保持了简单易用的API设计。对于更复杂的3D或专业GIS需求，可能需要考虑其他专门的库如GEOS或PostGIS的Go绑定。