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。

不同坐标系下的点在百度地图上会有偏移

地理坐标系列表

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。

• 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)

CircleGeoJSON 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)

RectangleGeoJSON 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.PolyEditorAMap.CircleEditorAMap.RectangleEditorAMap.EllipseEditorAMap.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.

constgeoJson=newAMap.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. 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functioneditPolygon(path: any, open: boolean) {
closePolygonEditor();
constpolygon=createPolygon(path);
// 缩放地图到合适的视野级别map.setFitView();
// 创建编辑器polygonEditor=newAMap.PolyEditor(map, polygon);
// 吸附功能polygonEditor.addAdsorbPolygons(polygon);
// 设置编辑目标polygonEditor.setTarget(polygon);
// 监听事件// polygonEditor.on('addnode', function (event) {});// polygonEditor.on('adjust', function (event) {});// polygonEditor.on('removenode', function (event) {});polygonEditor.on('end', function (event) {
constpaths=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