package com.dji.sample.wayline.plane;
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import com.dji.sample.patches.utils.GeoToolsUtil;
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import com.dji.sample.wayline.plane.param.CreateWaylineParam;
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import org.geotools.geometry.jts.JTSFactoryFinder;
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import org.locationtech.jts.geom.*;
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import java.util.ArrayList;
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import java.util.List;
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/**
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* @Author AIX
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* @Date 2024/7/9 21:33
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* 面状航线
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* @Version 1.0
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*/
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public class PlaneCourseUtils {
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/**
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* @param height 无人机高度，单位米(m)
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* @param frame 画幅
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* @param focal 焦距
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* @param ratio 重叠率
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*/
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private static double get(double height, double frame, double focal, double ratio) {
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//todo 如果focal焦距为0的话，则使用默认值值24毫米
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focal = focal == 0 ? 24 : focal;
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//单位换成米
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focal = focal / 1000;
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frame = frame / 1000;
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//设呈现的真实距离为x
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double x;
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//拍摄到的距离
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x = frame * height / focal;
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//设重叠距离
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double d;
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//重叠部分的距离
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d = ratio * x;
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//非重叠部分的距离 （单位米）
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d = x - d;
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return d;
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}
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/**
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* 方位角算法：已知一点经纬度，方位角，距离，求另一点经纬度。
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*
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* @param latLng 经纬度
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* @param distance 距离
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* @param bearing 方位角
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* @return
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*/
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private static MapLatLng getBearingLatLng(MapLatLng latLng, int distance, double bearing) {
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double R = 6371.393 * 1000;
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double δ = distance / R;
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double θ = toRadius(bearing);
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double φ1 = toRadius(latLng.getLatitude());
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double λ1 = toRadius(latLng.getLongitude());
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double sinφ2 = Math.sin(φ1) * Math.cos(δ) + Math.cos(φ1) * Math.sin(δ) * Math.cos(θ);
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double φ2 = Math.asin(sinφ2);
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double y = Math.sin(θ) * Math.sin(δ) * Math.cos(φ1);
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double x = Math.cos(δ) - Math.sin(φ1) * sinφ2;
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double λ2 = λ1 + Math.atan2(y, x);
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double lat = toDegree(φ2);
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double lng = toDegree(λ2);
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return new MapLatLng(lat, lng);
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}
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private static double toRadius(double value) {
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return value * Math.PI / 180;
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}
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private static double toDegree(double value) {
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return value * 180 / Math.PI;
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}
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/**
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* 最北纬点的经纬度
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*
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* @param polygon 面集合
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* @return
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*/
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private static MapLatLng maxLatPoint(List<double[]> polygon) {
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// 查找最北的点
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double maxLat = Double.MIN_VALUE;
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double[] maxLatPoint = null;
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for (double[] point : polygon) {
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if (point[1] > maxLat) {
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maxLat = point[1];
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maxLatPoint = point;
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}
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}
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return new MapLatLng(maxLatPoint[1], maxLatPoint[0]);
|
}
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/**
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* 最南纬点的经纬度
|
*
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* @param polygon 面集合
|
* @return
|
*/
|
private static MapLatLng minLatPoint(List<double[]> polygon) {
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// 查最南的点
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double minLat = Double.MAX_VALUE;
|
double[] minLatPoint = null;
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for (double[] point : polygon) {
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if (point[1] < minLat) {
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minLat = point[1];
|
minLatPoint = point;
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}
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}
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return new MapLatLng(minLatPoint[1], minLatPoint[0]);
|
}
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/**
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* 根据左上角经纬度生成面点集合
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*
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* @param mapLatLng 从哪个点开始
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* @param intValue 距离
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* @param bearing 角度
|
* @param mapLatLngMin 面最南经纬度
|
*/
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private static List<MapLatLng> createPoint(MapLatLng mapLatLng, int intValue, double bearing, MapLatLng mapLatLngMin) {
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List<MapLatLng> pointList = new ArrayList<>();
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while (true) {
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MapLatLng newLocation = getBearingLatLng(mapLatLng, intValue, bearing);
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if (newLocation.getLatitude() <= mapLatLngMin.getLatitude())
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break;
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mapLatLng = newLocation;
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pointList.add(newLocation);
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System.out.println(newLocation + ",");
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}
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return pointList;
|
}
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public static List<Coordinate> createWaylinePoints(CreateWaylineParam param) {
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// 获取外接矩形
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BoundingRectangle boundingRectangle = BoundingRectangle.fromPolygon(param.getPolygon());
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// 航向重叠计算 待完成
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// 旁向重叠计算
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double distance2 = PlaneCourseUtils.get(param.getHeight(), param.getFrame(), param.getFocal(), param.getSideRatio());
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System.out.println("旁向重叠计算距离:" + distance2 * 100 / 100);
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int intValue = (int) distance2;
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// 以最北纬度为基准点，在航线间隔距离下，
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// 计算出 180 度方向(正北为0度)的一个点，该点则是第一条航线上的点，
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// 然后再通过该点为基准点，一直反复计算出下一个点，直到下一个航点的位置小于最南纬度为止
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//最南纬点经纬度
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MapLatLng mapLatLngMin = PlaneCourseUtils.minLatPoint(param.getPolygon());
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List<MapLatLng> topLeftPointList = PlaneCourseUtils.createPoint(boundingRectangle.topLeft, intValue, param.getBearing() * 2, mapLatLngMin);
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List<MapLatLng> topRightPointList = PlaneCourseUtils.createPoint(boundingRectangle.topRight, intValue, param.getBearing() * 2, mapLatLngMin);
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List<LineString> lineStrings = PlaneCourseUtils.createLine(topLeftPointList, topRightPointList);
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List<Coordinate> points = PlaneCourseUtils.getPoints(param.getPolygon(), lineStrings);
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return points;
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}
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//MULTIPOLYGON(((115.86528871951153 28.625287925196325,
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// 115.86561708513025 28.625787612007546,
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// 115.86815834948467 28.624602640426623,
|
// 115.86773004650362 28.62425999804172,
|
// 115.86528871951153 28.625287925196325)))
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public static void main(String[] args) {
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//外接矩形最北经纬度和最南经纬度
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List<double[]> polygon = new ArrayList<>();
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double[] a = {116.028037250229,25.8948290570725};
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double[] a2 = {116.031565260299,25.8950672687002};
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double[] a3 = {116.032112214864,25.8901339309971};
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double[] a4 = {116.028726270654,25.8895106128711};
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polygon.add(a);
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polygon.add(a2);
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polygon.add(a3);
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polygon.add(a4);
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BoundingRectangle boundingRectangle = BoundingRectangle.fromPolygon(polygon);
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System.out.println("northLatLng:" + boundingRectangle);
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//最北纬度点
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MapLatLng mapLatLngMax = maxLatPoint(polygon);
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MapLatLng mapLatLngMin = minLatPoint(polygon);
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System.out.println("最北纬度点：" + mapLatLngMax);
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System.out.println("最南纬度点：" + mapLatLngMin);
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// 航向重叠计算
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//已知短画幅=24mm，假设从无人机拿到的焦距是26mm，高度设置的是100米，重叠率设置80%，则无人机真正拍摄到的距离差为：
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// m30t:5.0125 焦距：21-75 mm（等效焦距：113-405 mm）
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// m3d:6.9999943 等效焦距：24 mm
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double distance1 = get(100, 24, 26, 0.8);
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System.out.println("航向重叠计算距离" + distance1);
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// 旁向重叠计算
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//旁向重叠的计算影响航线的的间隔，对于一块固定地表，间隔越宽，则飞行的航线就越少，
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// 间隔越窄，则飞行的航线就越多，主要影响间隔的就是重叠率。
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// 已知长画幅=35mm，假设从无人机拿到的焦距是26mm，高度设置的是100米，重叠率设置80%，则航线间距离为:
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// 为什么是26mm 对焦距离 = 5 + 最小焦距 = 21
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double distance2 = get(372.3, 100, 10*6.9999943, 0.8);
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System.out.println("旁向重叠计算距离:" + distance2 * 100 / 100);
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int intValue = (int) distance2;
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// 创建一个起始的MapLatLng对象 以最北纬度为基准点
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// MapLatLng startLocation = new MapLatLng(boundingRectangle.bottomLeft.getLatitude(), boundingRectangle.bottomLeft.getLongitude()); // 经纬度
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//
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// 定义要移动的距离（单位：米）和方位角（单位：度）
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double bearing = 180; // 方向
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// 调用getBearingLatLng方法计算新位置
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System.out.println("第一条线路：" + mapLatLngMax);
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System.out.println("------------------------------------------------");
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// 以最北纬度为基准点，在航线间隔距离下，
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// 计算出 180 度方向(正北为0度)的一个点，该点则是第一条航线上的点，
|
// 然后再通过该点为基准点，一直反复计算出下一个点，直到下一个航点的位置小于最南纬度为止
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List<MapLatLng> topLeftPointList = createPoint(boundingRectangle.topLeft, intValue, bearing, mapLatLngMin);
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List<MapLatLng> topRightPointList = createPoint(boundingRectangle.topRight, intValue, bearing, mapLatLngMin);
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List<LineString> lineStrings = createLine(topLeftPointList, topRightPointList);
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List<Coordinate> points = getPoints(polygon, lineStrings);
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for (Coordinate point:points) {
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System.out.println("" + point.x + ", " + point.y + ";");
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}
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|
}
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|
/**
|
* 创建线的集合
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*
|
* @param topLeftPointList 左上角点集合
|
* @param topRightPointList 右上角点集合
|
*/
|
private static List<LineString> createLine(List<MapLatLng> topLeftPointList, List<MapLatLng> topRightPointList) {
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// 创建GeometryFactory
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GeometryFactory geometryFactory = JTSFactoryFinder.getGeometryFactory();
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//线的集合
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List<LineString> lineStrings = new ArrayList<>();
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// 定义两点来创建LineString
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for (int i = 0; i < topLeftPointList.size(); i++) {
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MapLatLng topLeft = topLeftPointList.get(i);
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MapLatLng topRight = topRightPointList.get(i);
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Coordinate start = new Coordinate(topLeft.getLongitude(), topRight.getLatitude(), 0);
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Coordinate end = new Coordinate(topRight.getLongitude(), topRight.getLatitude(), 0);
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LineString line = geometryFactory.createLineString(new Coordinate[]{start, end});
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lineStrings.add(line);
|
System.out.println("line:" + line);
|
}
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return lineStrings;
|
}
|
|
/**
|
* 获取面和线的交集点集合
|
*
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* @param polygonNums
|
* @param lineStrings
|
*/
|
private static List<Coordinate> getPoints(List<double[]> polygonNums, List<LineString> lineStrings) {
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|
// 创建GeometryFactory
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GeometryFactory geometryFactory = JTSFactoryFinder.getGeometryFactory();
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// 检查polygonNums是否为空或长度小于3（至少需要三个点才能形成一个闭合多边形）
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if (polygonNums == null || polygonNums.size() < 3) {
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System.out.println("多边形顶点数量不足或为空");
|
return null;
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}
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// 创建坐标数组并闭合多边形
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Coordinate[] shell = new Coordinate[polygonNums.size() + 1];
|
for (int i = 0; i < polygonNums.size(); i++) {
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double[] polygonD = polygonNums.get(i);
|
shell[i] = new Coordinate(polygonD[0], polygonD[1], 0);
|
}
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// 闭合多边形
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shell[polygonNums.size()] = new Coordinate(polygonNums.get(0)[0], polygonNums.get(0)[1], 0);
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|
// 创建多边形
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Polygon polygon = geometryFactory.createPolygon(shell);
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|
System.out.println("polygon:" + polygon);
|
|
Coordinate centro = GeoToolsUtil.getCentro(polygon);
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//返回集合
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List<Coordinate> retPoint = new ArrayList<>();
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// 循环处理线集合
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int index = 0;
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for (LineString line : lineStrings) {
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index = index + 1;
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// 计算交集
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Geometry intersection = polygon.intersection(line);
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// 处理交集结果
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if (intersection instanceof Point) {
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System.out.println("交点坐标: " + intersection.getCoordinate());
|
} else if (intersection instanceof MultiPoint) {
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// 如果有多个交点
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for (int i = 0; i < intersection.getNumGeometries(); i++) {
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Point point = (Point) intersection.getGeometryN(i);
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retPoint.add(point.getCoordinate());
|
}
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} else if (intersection instanceof LineString) {
|
// 交集是一条线段，但这里我们可能不直接打印它作为点
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System.out.println("交集是一个LineString。");
|
// 如果需要，可以打印线段的起点和终点
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LineString lineString = (LineString) intersection;
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Coordinate start = lineString.getStartPoint().getCoordinate();
|
Coordinate end = lineString.getEndPoint().getCoordinate();
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if (!(index%2==0)) {
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retPoint.add(start);
|
retPoint.add(end);
|
} else {
|
retPoint.add(end);
|
retPoint.add(start);
|
}
|
|
} else {
|
// 如果没有交点或结果不是点
|
System.out.println("没有交点或未知类型");
|
}
|
}
|
retPoint.add(centro);
|
return retPoint;
|
}
|
|
}
|
