使用高德地图实现地理围栏

使用高德地图实现地理围栏

什么是地理围栏(Geo-fencing)?

地理围栏（Geo-fencing）是LBS的一种新应用，就是用一个虚拟的栅栏围出一个虚拟地理边界。当手机进入、离开某个特定地理区域，或在该区域内活动时，手机可以接收自动通知和警告。有了地理围栏技术，位置社交网站就可以帮助用户在进入某一地区时自动登记。

地理坐标系

我们通常用经纬度来表示一个地理位置，但是由于一些原因，我们从不同渠道得到的经纬度信息可能并不是在同一个坐标系下。

• 高德地图、腾讯地图以及谷歌中国区地图使用的是GCJ-02坐标系
• 百度地图使用的是BD-09坐标系
• 底层接口(HTML5 Geolocation或ios、安卓API)通过GPS设备获取的坐标使用的是WGS-84坐标系

不同的坐标系之间可能有几十到几百米的偏移，所以在开发基于地图的产品，或者做地理数据可视化时，我们需要修正不同坐标系之间的偏差。

WGS-84 - 世界大地测量系统

WGS-84（World Geodetic System, WGS）是使用最广泛的坐标系，也是世界通用的坐标系，GPS设备得到的经纬度就是在WGS84坐标系下的经纬度。通常通过底层接口得到的定位信息都是WGS84坐标系。

GCJ-02 - 国测局坐标

GCJ-02（G-Guojia国家，C-Cehui测绘，J-Ju局），又被称为火星坐标系，是一种基于WGS-84制定的大地测量系统，由中国国测局制定。此坐标系所采用的混淆算法会在经纬度中加入随机的偏移。

国家规定，中国大陆所有公开地理数据都需要至少用GCJ-02进行加密，也就是说我们从国内公司的产品中得到的数据，一定是经过了加密的。绝大部分国内互联网地图提供商都是使用GCJ-02坐标系，包括高德地图，谷歌地图中国区等。

BD-09 - 百度坐标系

BD-09（Baidu, BD）是百度地图使用的地理坐标系，其在GCJ-02上多增加了一次变换，用来保护用户隐私。从百度产品中得到的坐标都是BD-09坐标系。

地理坐标系列表

坐标系	坐标格式	说明
WGS84	[lng,lat]	WGS-84坐标系，GPS设备获取的经纬度坐标
GCJ02	[lng,lat]	GCJ-02坐标系，google中国地图、SoSo地图、AliYun地图、MapAbc地图和高德地图所用的经纬度坐标
BD09	[lng,lat]	BD-09坐标系，百度地图采用的经纬度坐标
BD09LL	[lng,lat]	同BD09
BD09MC	[x,y]	BD-09米制坐标，百度地图采用的米制坐标，单位：米
BD09Meter	[x,y]	同BD09MC
Baidu	[lng,lat]	百度坐标系，BD-09坐标系别名，同BD-09
BMap	[lng,lat]	百度地图，BD-09坐标系别名，同BD-09
AMap	[lng,lat]	高德地图，同GCJ-02
WebMercator	[x,y]	Web Mercator投影，墨卡托投影，同EPSG3857，单位：米
WGS1984	[lng,lat]	WGS-84坐标系别名，同WGS-84
EPSG4326	[lng,lat]	WGS-84坐标系别名，同WGS-84
EPSG3857	[x,y]	Web Mercator投影，同WebMercator，单位：米
EPSG900913	[x,y]	Web Mercator投影，同WebMercator，单位：米

地理围栏 GeoJSON 数据

地理围栏或地理围栏集的数据由 rfc7946 中定义的、采用 GeoJSON 格式的 Feature 对象和 FeatureCollection 对象表示。 除此之外：

• GeoJSON 对象类型可以是 Feature 对象或 FeatureCollection 对象。
• 几何对象类型可以是 Point、MultiPoint、LineString、MultiLineString、Polygon、MultiPolygon 和 GeometryCollection。
• 所有特征属性应该包含用于标识地理围栏的 geometryId。
• 具有 Point、MultiPoint、LineString、MultiLineString 的特征必须在属性中包含 radius。 radius 值的计量单位为米，radius 值的范围为 1 到 10000。
• 具有 polygon 和 multipolygon 几何类型的特征没有半径属性。
• validityTime 是可选属性，可让用户为地理围栏数据设置过期时间和有效时间。 如果未指定该属性，则数据永不过期，而是一直有效。
• expiredTime 是地理围栏数据的过期日期和时间。 如果请求中 userTime 的值晚于此值，则将相应的地理围栏数据视为过期的数据，且不会查询这些数据。 基于这一点，此地理围栏数据的 geometryId 将包含在地理围栏响应中的 expiredGeofenceGeometryId 数组内。
• validityPeriod 是地理围栏有效时段的列表。 如果请求中 userTime 的值超出有效时段，则将相应的地理围栏数据视为无效，且不会查询这些数据。 此地理围栏数据的 geometryId 包含在地理围栏响应中的 invalidPeriodGeofenceGeometryId 数组内。 下表显示了 validityPeriod 元素的属性。

名称	类型	必需	说明
startTime	datetime	是	有效时段的开始日期时间。
endTime	datetime	是	有效时段的结束日期时间。
recurrenceType	字符串	false	时段的重复类型。 值可为 Daily、Weekly、Monthly 或 Yearly。 默认值为 Daily。
businessDayOnly	Boolean	false	指示数据是否仅在工作日有效。 默认值为 false。

• 所有坐标值都表示为中定义的 “经度，纬度” WGS84 。
• 对于包含 MultiPoint、MultiLineString、MultiPolygon 或 GeometryCollection 的每个特征，属性将应用到所有元素。 例如：中的所有点 MultiPoint 都将使用相同的半径形成多个圆形地域隔离区内。

标准GeoJSON

GeoJSON 规范仅支持以下几何图形：

• 点 (Point)
• 线 (LineString)
• 多边形 (Polygon)
• 点集合 (MultiPoint)
• 线集合 (MultiLineString)
• 多边形集合 (MultiPolygon)
• 空间数据集合 (GeometryCollection)

点 (Point)

{
  "type": "Feature",
  "geometry": {
    "type": "Point",
    "coordinates": [125.6, 10.1]
  },
  "properties": {
    "name": "Dinagat Islands"
  }
}

线 (LineString)

{
    "type": "LineString", 
    "coordinates": [
        [30.0, 10.0], [10.0, 30.0], [40.0, 40.0]
    ]
}

多边形 (Polygon)

{
    "type": "Polygon", 
    "coordinates": [
        [[30.0, 10.0], [40.0, 40.0], [20.0, 40.0], [10.0, 20.0], [30.0, 10.0]]
    ]
}

{
    "type": "Polygon", 
    "coordinates": [
        [[35.0, 10.0], [45.0, 45.0], [15.0, 40.0], [10.0, 20.0], [35.0, 10.0]], 
        [[20.0, 30.0], [35.0, 35.0], [30.0, 20.0], [20.0, 30.0]]
    ]
}

点集合 (MultiPoint)

{
    "type": "MultiPoint", 
    "coordinates": [
        [10.0, 40.0], [40.0, 30.0], [20.0, 20.0], [30.0, 10.0]
    ]
}

线集合 (MultiLineString)

{
    "type": "MultiLineString", 
    "coordinates": [
        [[10.0, 10.0], [20.0, 20.0], [10.0, 40.0]], 
        [[40.0, 40.0], [30.0, 30.0], [40.0, 20.0], [30.0, 10.0]]
    ]
}

多边形集合 (MultiPolygon)

{
    "type": "MultiPolygon", 
    "coordinates": [
        [
            [[30.0, 20.0], [45.0, 40.0], [10.0, 40.0], [30.0, 20.0]]
        ], 
        [
            [[15.0, 5.0], [40.0, 10.0], [10.0, 20.0], [5.0, 10.0], [15.0, 5.0]]
        ]
    ]
}

{
    "type": "MultiPolygon", 
    "coordinates": [
        [
            [[40.0, 40.0], [20.0, 45.0], [45.0, 30.0], [40.0, 40.0]]
        ], 
        [
            [[20.0, 35.0], [10.0, 30.0], [10.0, 10.0], [30.0, 5.0], [45.0, 20.0], [20.0, 35.0]], 
            [[30.0, 20.0], [20.0, 15.0], [20.0, 25.0], [30.0, 20.0]]
        ]
    ]
}

空间数据集合 (GeometryCollection)

{
    "type": "GeometryCollection",
    "geometries": [
        {
            "type": "Point",
            "coordinates": [40.0, 10.0]
        },
        {
            "type": "LineString",
            "coordinates": [
                [10.0, 10.0], [20.0, 20.0], [10.0, 40.0]
            ]
        },
        {
            "type": "Polygon",
            "coordinates": [
                [[40.0, 40.0], [20.0, 45.0], [45.0, 30.0], [40.0, 40.0]]
            ]
        }
    ]
}

扩展GeoJSON

圆形 (Circle)

Circle GeoJSON 规范不支持该几何图形。我们使用 GeoJSON Point Feature 对象来表示圆。

Circle使用对象表示的几何图形 GeoJSON Feature 必须 包含以下坐标和属性：

• 圆心 (Center)

  圆心使用 GeoJSON Point 对象表示。

• 半径 (Radius)

  圆形的半径 radius 使用 GeoJSON Feature 的属性表示。 半径值以米为单位，并且其类型必须为 double 。

• 子类型 (subType)

  圆形几何图形还必须包含 subType 属性。 此属性必须是的属性的一部分 GeoJSON Feature ，并且其值应为 Circle

{
    "type": "Feature",
    "geometry": {
        "type": "Point",
        "coordinates": [-122.126986, 47.639754]
    },
    "properties": {
        "subType": "Circle",
        "radius": 500
    }
}

矩形 (Rectangle)

Rectangle GeoJSON 规范不支持该几何图形。我们使用 GeoJSON Polygon Feature 对象来表示矩形。 矩形扩展主要由 Web SDK 的 “绘图工具” 模块使用。

Rectangle使用对象表示的几何图形 GeoJSON Polygon Feature 必须 包含以下坐标和属性：

• 内角

  使用对象的坐标表示矩形的角 GeoJSON Polygon 。 应该有五个坐标，每个角一个。 与第五个坐标相同，用于关闭多边形环。 假定这些坐标对齐，开发人员可以根据需要对其进行旋转。

• 子类型

  矩形几何图形还必须包含 subType 属性。 此属性必须是的属性的一部分 GeoJSON Feature ，并且其值应为 Rectangle

{
  "type": "Feature",
  "geometry": {
    "type": "Polygon",
    "coordinates": [[[5,25],[14,25],[14,29],[5,29],[5,25]]]
  },
  "properties": {
    "subType": "Rectangle"
  }
}

高德地图

高德地图提供了以下几组API可用于地理围栏:

1. GeoJSON工具类 AMap.GeoJSON
2. 编辑器工具类 AMap.PolyEditor AMap.PolygonEditor AMap.CircleEditor AMap.RectangleEditor AMap.EllipseEditor AMap.BezierCurveEditor
3. 鼠标工具插件 AMap.MouseTool

1. GeoJSON工具类

它可以用来解析标准的GeoJSON,但是需要注意的是:它只支持FeatureCollection形式的数据.

    const geoJson = new AMap.GeoJSON({
      geoJSON: geoJsonObject,
      getMarker: function (geoJson, lngLats) {
        console.log('点', lngLats);
      },
      getPolyline: function (geoJson, lngLats) {
        console.log('线', lngLats);
      },
      getPolygon: function (geoJson, lngLats) {
        console.log('面', lngLats);
      },
    });

2. 矢量图形类

  function createPolygon(path: any, addToMap: boolean, fitView: boolean) {
    const polygon = new AMap.Polygon({
      path: path,
      strokeColor: '#FF33FF',
      strokeWeight: 6,
      strokeOpacity: 0.2,
      fillOpacity: 0.4,
      fillColor: '#1791fc',
      zIndex: 50,
    });

    polygon.on('mouseover', () => {
      polygon.setOptions({
        fillOpacity: 0.7,
        fillColor: '#7bccc4',
      });
    });

    polygon.on('mouseout', () => {
      polygon.setOptions({
        fillOpacity: 0.5,
        fillColor: '#ccebc5',
      });
    });

    if (addToMap) {
      map.add(polygon);
    }
    if (fitView) {
      setFitView();
    }
    currentGeofence = polygon;
    return polygon;
  }

3. 编辑器工具类

它支持:圆形,折线,多边形,贝瑟尔曲线,椭圆,矩形.

虽然说,圆形,矩形绘制简单.但是,真正实用的只有:多边形.

  // 编辑多边形
  function editPolygon(path: any, open: boolean) {
    closePolygonEditor();

    // 创建编辑器
    polygonEditor = new AMap.PolyEditor(map);

    if (path.length > 0) {
      const polygon = createPolygon(path, true, false);

      // 吸附功能
      polygonEditor.addAdsorbPolygons(polygon);
      // 设置编辑目标
      polygonEditor.setTarget(polygon);

      polygon.on('dblclick', () => {
        polygonEditor.setTarget(polygon);
        polygonEditor.open();
      });
    } else {
      polygonEditor.setTarget();
    }

    polygonEditor.on('add', function (event) {
      console.log(event);
      const polygon = event.target;
      polygonEditor.addAdsorbPolygons(polygon);
      polygon.on('dblclick', () => {
        polygonEditor.setTarget(polygon);
        polygonEditor.open();
      });
    });

    polygonEditor.on('end', function (event) {
        const paths = event.target.getPath();
        console.log('结束多边形编辑', event.target, paths);
    });

    // 打开编辑
    if (open) polygonEditor.open();
  }

需要注意的是:

1. 绘制出来的路径需要倒序读取,因为标准GeoJson使用的是右手法则.
2. 绘制出来的路径并没有封口,即起始点和结束点必须是同一个点.
3. 如果需要被AMap.GeoJSON所解析,GeoJson的数据必须封装成FeatureCollection.

3. 鼠标工具插件

并不实用,弃用.

参考资料

• 地理围栏技术
• GeoJSON Wiki
• GeoJSON Viewer
• geojson.io
• 高德参考手册
• 高德JS API 示例