使用Java实现KMZ和KML数据的直接解析
引言
最近碰到有朋友咨询,大致的问题是,他在项目中要实现KMZ数据的解析和WebGIS的可视化。刚好他用的技术栈是Java,同时KMZ的解析在各个网站上的相关解析代码不多。有很多代码是解析KML的,但是解析KMZ的相对比较少。一时没有参考的例子,希望能结合JAVA讲一下如何进行KMZ数据的解析。其实话说回来,虽然大致了解KMZ是什么数据,但是在之前的项目过程中,接触的空间数据也基本都是shp、gdb等等,至于google的KMZ还真的是第一回接触。
本文主要讲解如何用JAVA语言,直接解析KMZ数据。文章首先介绍google地图中的KMZ和KML数据,然后使用代码的方式实现数据的解析,最后展示解析成果以及如何将数据转换成空间WKT数据。关于JAVA解析KML的博客和资料有不少,但是KMZ文件的还是比较稀少的,供各位朋友在工作中解析KMZ文件有一个参考。
一、关于KMZ和KML
在进行相关文件的解析之前,首先我们来看一下KMZ和KML这两种文件,先了解这两种文件是什么?用来做什么的,具体的文件内容是什么样的。本节主要提供这些基础知识的讲解。
1、KMZ是什么
KMZ 文件包含主 KML 文件以及0个或多个用 ZIP 格式打包成一个单元的支持文件(称为归档)。然后,KMZ 文件就可以作为单个实体进行存储和通过电子邮件发送。NetworkLink 可从网络服务器提取 KMZ 文件。将 KMZ 文件解压缩后,主 .kml 文件及其支持文件便分离成其各自的原始格式和目录结构,以及原始文件名和扩展名。除了变成归档格式外,ZIP 格式也会受到压缩,因此归档只能包含一个大型 KML 文件。根据 KML 文件的内容,此过程通常会产生10:1的压缩。10千字节的 KML 文件可以用1千字节的 KMZ 文件来提供。
KMZ是Google Earth默认的输出文件格式,是一个经过ZIP格式压缩过的KML文件,当我们从网站上下载KMZ文件的时候,Windows会把KMZ文件认成ZIP文件,所以另存的时候文件后缀会被改成.ZIP,因此需要手动将文件后缀改成.KMZ。 KMZ文件用ZIP工具软件打开,然后解压缩即可得到原始KML文件。当然,KMZ文件也有自己的好处,就是KMZ文件的自身可以包含影像,这样就可以不依赖引用网络上的截图。 一般情况下,双击KMZ/KML文件即可从Google Earth中打开地标文件,但是需要注意的是,KMZ/KML地标文件名不能包含中文字符,文件存放的路径也不能有中文字符,否则将无法在Google Earth中打开。
这里我们以漂亮国的全球基地为说明,验证一下上述的内容。把KMZ文件的后缀名修改为zip,然后用压缩文件打开。可以看到以下的文件:
总结一下,KMZ就是把KML文件,进行了一个打包。这个很重要,在后面的解析过程中,会用到这个知识点。讲完了KMZ,下面介绍一下KML。
2、KML是什么
KML 代表 钥匙孔标记语言。此 GIS 格式基于 XML,主要用于 Google 地球。KML由Keyhole Inc开发,后来被Google收购.KMZ(KML-Zipped)取代KML成为默认的Google地球地理空间格式,因为它是文件的压缩版本。KML/KMZ于2008年成为开放地理空间联盟的国际标准。经度和纬度分量(十进制度)由 1984 年世界大地测量系统 (WGS84) 定义。垂直分量(高度)以米为单位从 WGS84 EGM96 大地水准面垂直基准面开始测量。
KML (keyhole markup language)是以XML语言为基础开发的一种文件格式,用来描述和存储地理信息数据(点、线、面、图片等),是纯粹的xml文本格式,可用记事本打开编辑,所以kml文件很小。KML跟XML文件最大的不同就是KML描述的是地理信息数据。最早开发KML的是keyhole公司,2004年Goole收购keyhole并用KML开发GooleEarth。KML是原先的Keyhole客户端进行读写的文件格式,是一种XML描述语言,并且是文本格式,这种格式的文件对于Google Earth程序设计来说有极大的好处,程序员可以通过简单的几行代码读取出地标文件的内部信息,并且还可以通过程序自动生成KML文件,因此,使用KML格式的地标文件非常利于Google Earth应用程序的开发。
这里我们还是以上面的kml文件为说明,将打开的示例xml文件内容展示如下:
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?> <kml xmlns="http://www.opengis.net/kml/2.2" xmlns:gx="http://www.google.com/kml/ext/2.2"> <Document> <!-- Begin Style Definitions --> <Folder> <name>Point Features</name> <description>Point Features</description> <Placemark> <description>Airport</description> <name><![CDATA[CHARLESTON AFB/INTL 查尔斯顿空军基地/国际机场]]></name> <Point> <coordinates>-80.0408900000,32.8985600000,0</coordinates> </Point> </Placemark> <Placemark> <description>Airport</description> <name><![CDATA[DAVIS-MONTHAN AFB 戴维斯-蒙森空军基地]]></name> <Point> <coordinates>-110.8822600000,32.1652200000,0</coordinates> </Point> </Placemark> </Folder> </Document> </kml>
以上就是一个KML文件的示例,其主体内容就是一个XML。它以XML为主体,用来存储地理空间数据。因此对KML数据的解析,其本质就是对XML文件的解析。
二、Java解析实例
本节主要以代码实战的方式介绍使用Java编程语言实现对KML语言和KMZ语言的解析。由于涉及到xml的解析,这里不采用最原始的dom解析方式。对于KML语言,有成熟的组件de.micromata.jak.JavaAPIforKml对KML的解析。这里对相关的解析组件进行介绍:
序号 | 组件名称 | 作用 |
1 | de.micromata.jak.JavaAPIforKml | KML文件解析 |
2 | org.apache.commons.commons-compress | 压缩包解压 |
3 | com.vividsolutions.jts | JTS wkt字符串构建 |
1、POM.xml引用
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd"> <modelVersion>4.0.0</modelVersion> <groupId>com.yelang</groupId> <artifactId>gdal_demo1</artifactId> <version>0.0.1-SNAPSHOT</version> <name>gdal_demo1</name> <description>试验</description> <properties> <project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding> <maven.compiler.source>1.8</maven.compiler.source> <maven.compiler.target>1.8</maven.compiler.target> </properties> <dependencies> <!-- https://mvnrepository.com/artifact/de.micromata.jak/JavaAPIforKml --> <dependency> <groupId>de.micromata.jak</groupId> <artifactId>JavaAPIforKml</artifactId> <version>2.2.1</version> </dependency> <!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.apache.commons/commons-compress --> <dependency> <groupId>org.apache.commons</groupId> <artifactId>commons-compress</artifactId> <version>1.21</version> </dependency> <dependency> <groupId>com.vividsolutions</groupId> <artifactId>jts</artifactId> <version>1.13</version> </dependency> </dependencies> </project>
2、KML 基类定义
这里进行kml 基类定义,将name、description、List<Coordinate>进行统一封装。针对Point、Polygon、Polyline对象,在自己的对象属性中扩展额外的属性。这里采用OOP的实现方式。网上很多的代码没有将父级类抽象出来,同时其代码只解析了name。没有解析description属性。这里我们将描述信息同样解析出来。关键代码如下:
package com.yelang.kmzcase; import java.util.List; import de.micromata.opengis.kml.v_2_2_0.Coordinate; /** * kml 基类,将name、description、List<Coordinate>进行统一封装 * @author 夜郎king */ public class KmlBaseEntity { private List<Coordinate> points; private String name; private String description; public List<Coordinate> getPoints() { return points; } public void setPoints(List<Coordinate> points) { this.points = points; } public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } public String getDescription() { return description; } public void setDescription(String description) { this.description = description; } public KmlBaseEntity(List<Coordinate> points, String name, String description) { super(); this.points = points; this.name = name; this.description = description; } public KmlBaseEntity() { super(); } }
3、空间对象的定义
空间对象常见的类型包括点(Point)、线(Polyline)、面(Polygon)三种类型。这里我们将根据需要定义不同的空间对象。下面分别给出实例代码:
KmlPoint.java
package com.yelang.kmzcase; import java.util.List; import de.micromata.opengis.kml.v_2_2_0.Coordinate; public class KmlPoint extends KmlBaseEntity{ private String color; public String getColor() { return color; } public void setColor(String color) { this.color = color; } public KmlPoint(List<Coordinate> points,String name,String description,String color){ super(points, name, description); this.color = color; } public KmlPoint() { super(); } }
KmlLine.java
package com.yelang.kmzcase; public class KmlLine extends KmlBaseEntity { private String color; private long width; public String getColor() { return color; } public void setColor(String color) { this.color = color; } public long getWidth() { return width; } public void setWidth(long width) { this.width = width; } }
KmlPolygon.java
package com.yelang.kmzcase; /** * @program: 面状实体 **/ public class KmlPolygon extends KmlBaseEntity { private String color; public String getColor() { return color; } public void setColor(String color) { this.color = color; } }
4、Kml解析工具类
这里定义Kml的解析工具类,主要负责解析KML,然后根据不同的图层,将属性和空间坐标点信息赋值给不同的空间数据集合。网上有一些解析的代码,仅解析name属性。这里扩展了其它的属性,包括描述属性。详细代码如下:
package com.yelang.kmzcase; import de.micromata.opengis.kml.v_2_2_0.*; import java.io.File; import java.io.InputStream; import java.util.ArrayList; import java.util.List; /** * @description: KML文件解析 **/ public class ParsingKmlUtil { /** * 解析kml文件 */ public KmlData parseKmlByFile(File file) { Kml kml = Kml.unmarshal(file); return getByKml(kml); } /** * 解析kml文件流 * * @param inputstream * @return */ public KmlData parseKmlByInputstream(InputStream inputstream) { Kml kml = Kml.unmarshal(inputstream); return getByKml(kml); } /** * Kml对象转自定义存储对象 * * @param kml * @return */ public KmlData getByKml(Kml kml) { KmlData kmlData = new KmlData(); kmlData.setKmlPoints(new ArrayList<>()); kmlData.setKmlLines(new ArrayList<>()); kmlData.setKmlPolygons(new ArrayList<>()); Feature feature = kml.getFeature(); parseFeature(feature, kmlData); return kmlData; } /** * 解析kml节点 * @param feature * @param kmlData */ private void parseFeature(Feature feature, KmlData kmlData) { if (feature != null) { if (feature instanceof Document) { List<Feature> featureList = ((Document) feature).getFeature(); featureList.forEach(documentFeature -> { if (documentFeature instanceof Placemark) { getPlaceMark((Placemark) documentFeature, kmlData); } else { parseFeature(documentFeature, kmlData); } }); } else if (feature instanceof Folder) { List<Feature> featureList = ((Folder) feature).getFeature(); featureList.forEach(documentFeature -> { if (documentFeature instanceof Placemark) { getPlaceMark((Placemark) documentFeature, kmlData); } else { parseFeature(documentFeature, kmlData); } }); } } } private void getPlaceMark(Placemark placemark, KmlData kmlData) { Geometry geometry = placemark.getGeometry(); /*String name = placemark.getName(); placemark.getDescription(); System.out.println(placemark.getDescription()); if (name == null) { name = placemark.getDescription(); } parseGeometry(name, geometry, kmlData);*/ parseGeometry(placemark,geometry,kmlData); } /** * 解析点线面形状的数据分别放入存储对象 * @param placemark placemark对象 * @param geometry 形状类型 * @param kmlData 存储对象 */ private void parseGeometry(Placemark placemark, Geometry geometry, KmlData kmlData) { if (geometry != null) { if (geometry instanceof Polygon) { Polygon polygon = (Polygon) geometry; Boundary outerBoundaryIs = polygon.getOuterBoundaryIs(); if (outerBoundaryIs != null) { LinearRing linearRing = outerBoundaryIs.getLinearRing(); if (linearRing != null) { List<Coordinate> coordinates = linearRing.getCoordinates(); if (coordinates != null) { outerBoundaryIs = ((Polygon) geometry).getOuterBoundaryIs(); addPolygonToList(kmlData.getKmlPolygons(), placemark, outerBoundaryIs); } } } } else if (geometry instanceof LineString) { LineString lineString = (LineString) geometry; List<Coordinate> coordinates = lineString.getCoordinates(); if (coordinates != null) { coordinates = ((LineString) geometry).getCoordinates(); addLineStringToList(kmlData.getKmlLines(), coordinates, placemark); } } else if (geometry instanceof Point) { Point point = (Point) geometry; List<Coordinate> coordinates = point.getCoordinates(); if (coordinates != null) { coordinates = ((Point) geometry).getCoordinates(); addPointToList(kmlData.getKmlPoints(), coordinates, placemark); } } else if (geometry instanceof MultiGeometry) { List<Geometry> geometries = ((MultiGeometry) geometry).getGeometry(); for (Geometry geometryToMult : geometries) { Boundary outerBoundaryIs; List<Coordinate> coordinates; if (geometryToMult instanceof Point) { coordinates = ((Point) geometryToMult).getCoordinates(); addPointToList(kmlData.getKmlPoints(), coordinates, placemark); } else if (geometryToMult instanceof LineString) { coordinates = ((LineString) geometryToMult).getCoordinates(); addLineStringToList(kmlData.getKmlLines(), coordinates, placemark); } else if (geometryToMult instanceof Polygon) { outerBoundaryIs = ((Polygon) geometryToMult).getOuterBoundaryIs(); addPolygonToList(kmlData.getKmlPolygons(), placemark, outerBoundaryIs); } } } } } /** * 保存面状数据 * * @param kmlPolygonList 已有面状数据 * @param placemark placemark对象 * @param outerBoundaryIs 面状信息 */ private void addPolygonToList(List<KmlPolygon> kmlPolygonList, Placemark placemark, Boundary outerBoundaryIs) { LinearRing linearRing = outerBoundaryIs.getLinearRing();// 面 KmlPolygon kmlPolygon = new KmlPolygon(); kmlPolygon.setPoints(linearRing.getCoordinates()); kmlPolygon.setName(placemark.getName()); kmlPolygon.setDescription(placemark.getDescription()); kmlPolygonList.add(kmlPolygon); } /** * 保存线状数据 * * @param kmlLineList 已有线状数据 * @param coordinates 线状经纬度数据 * @param name 线状名称 */ private void addLineStringToList(List<KmlLine> kmlLineList, List<Coordinate> coordinates, Placemark placemark) { KmlLine kmlLine = new KmlLine(); kmlLine.setPoints(coordinates); kmlLine.setName(placemark.getName()); kmlLine.setDescription(placemark.getDescription()); kmlLineList.add(kmlLine); } /** * 保存点状数据 * * @param kmlPointList 已有点状数据 * @param coordinates 点状经纬度数据 * @param name 点状名称 */ private void addPointToList(List<KmlPoint> kmlPointList, List<Coordinate> coordinates, Placemark placemark) { KmlPoint kmlPoint = new KmlPoint(); kmlPoint.setName(placemark.getName()); kmlPoint.setDescription(placemark.getDescription()); kmlPoint.setPoints(coordinates); kmlPointList.add(kmlPoint); } }
在定义了上述的代码之后,基本就可以实现了纯Java对KML文件的解析。下一节将调用上面的代码进行相应文件的解析。
三、KML文件的解析
本节将重点介绍如何解析KML文件。
1、KML解析测试
package com.yelang.kmzcase; import org.apache.commons.compress.archivers.ArchiveEntry; import org.apache.commons.compress.archivers.ArchiveInputStream; import org.apache.commons.compress.archivers.zip.ZipArchiveInputStream; import com.vividsolutions.jts.geom.GeometryFactory; import com.vividsolutions.jts.io.WKTWriter; import de.micromata.opengis.kml.v_2_2_0.Coordinate; import de.micromata.opengis.kml.v_2_2_0.Kml; import java.io.*; import com.vividsolutions.jts.geom.*; public class KMZParser { public static void parseKml() throws IOException { ParsingKmlUtil parsingKmlUtil = new ParsingKmlUtil(); File file = new File("C:/BaiduDownload/美军基地-地图数据(kmz)/美空军基地 - 副本/US-AFB.KML"); // 文件地址自己修改 KmlData kmlData = parsingKmlUtil.parseKmlByFile(file); // assert kmlData != null; if (kmlData.getKmlPoints().size() > 0) { for (KmlPoint k : kmlData.getKmlPoints()) { GeometryFactory geoFactory = new GeometryFactory(); Coordinate coord = k.getPoints().get(0); com.vividsolutions.jts.geom.Coordinate jtCoord = new com.vividsolutions.jts.geom.Coordinate(coord.getLongitude(), coord.getLatitude(), coord.getAltitude()); // 使用GeometryFactory创建一个点 Geometry point = geoFactory.createPoint(jtCoord); WKTWriter writer = new WKTWriter(); String wkt = writer.write(point); System.out.println(k.getPoints() + "\t"+ wkt +"\t"+ k.getDescription() + "\t " + k.getName()); } } } // 使用示例 public static void main(String[] args) throws IOException { KMZParser.parseKml(); } }
由于在XML中的坐标是一个数组,如果想把这些数据保存到空间数据库中,需要进行格式转换,比如从WKT字符串转为Geometry。当然,保存到空间数据库中,有很多种方法,这里我们介绍一种,基于JTS的方式构建WKT字符串,因为在MyBatis-Plus中,可以直接操作WKT字符串。将坐标转换WKT字符串的方法如下:
com.vividsolutions.jts.geom.Coordinate jtCoord = new com.vividsolutions.jts.geom.Coordinate(coord.getLongitude(), coord.getLatitude(), coord.getAltitude()); // 使用GeometryFactory创建一个点 Geometry point = geoFactory.createPoint(jtCoord); WKTWriter writer = new WKTWriter(); String wkt = writer.write(point);
在控制台中执行以上方法可以看到以下信息的输出,说明KML文件解析成功
[-80.04089,32.89856] POINT (-80.04089 32.89856) Airport CHARLESTON AFB/INTL 查尔斯顿空军基地/国际机场 [-110.88226,32.16522] POINT (-110.88226 32.16522) Airport DAVIS-MONTHAN AFB 戴维斯-蒙森空军基地 [-110.34393,31.58844] POINT (-110.34393 31.58844) Airport LIBBY AAF/SIERRA VISTA MUN 利比空军基地/谢拉维斯塔 [-98.49243,33.98621] POINT (-98.49243 33.98621) Airport SHEPPARD AFB/WICHITA FALLS MUN 谢泼德空军基地/威奇托福尔斯?? [-72.52899,42.19849] POINT (-72.52899 42.19849) Airport WESTOVER ARB/METROPOLITAN 韦斯特欧弗空军基地 [-84.04541,39.82544] POINT (-84.04541 39.82544) Airport WRIGHT-PATTERSON AFB 赖特-帕特森空军基地 [-84.07013,39.80072] POINT (-84.07013 39.80072) Airport WRIGHT-PATTERSON AFB 赖特-帕特森空军基地
2、KMZ解析测试
网上很多博客都只讲了如何解析KML,但是对于KMZ的解析介绍比较少,以JAVA为开发语言解析更少了。上面的方法也只实现了KML的解析,如果把文件换成KMZ,肯定会报错的。不信来试试。错误信息如下:
如果发生了以上的异常,不要急。发生这个异常的原因其实在文章的开头就讲过了。如果看到这里前面没有印象的,可以翻到前面去看一下。还是简单说明一下吧,主要是KMZ是KML的压缩包,而以上代码是KML的解析,没有对KMZ进行解压。这里有两种方法来实现,第一种是将KMZ文件进行解压,然后对解压后的文件解析,肯定没问题。第二种是在压缩包中读取,然后对压缩流信息进行解析。第一种方式会增加不必要的脏文件,第二种则不会,因为原始文件只有一个。 下面我们采用第二种实现方式,首先来定义一个处理接口(必须要):
package com.yelang.kmzcase; import java.io.IOException; import java.io.InputStream; /** * kml转换类,用于实现kml的自定义识别与读取 * @author 夜郎king */ public interface IKMLParser { /** * @param kmlInputStream * @throws IOException */ void parseKML(InputStream kmlInputStream) throws IOException; }
然后再定义针对KMZ的内容解析代码(基于在线解压的方式),然后已输入流的方式完成内容解析,这个代码网上比较少,如果需要KMZ文件解析,可以作为参考:
public static void parseKMZFile(File kmzFile, IKMLParser kmlParser) throws IOException { try (InputStream fileInputStream = new FileInputStream(kmzFile); ArchiveInputStream archiveInputStream = new ZipArchiveInputStream(fileInputStream)) { ArchiveEntry entry; while ((entry = archiveInputStream.getNextEntry()) != null) { String name = entry.getName(); if (name.toLowerCase().endsWith(".kml") || name.toLowerCase().endsWith(".kmz")) { // 如果发现.kml或.kmz文件,可以将其内容读取出来并传递给KMLParser处理 kmlParser.parseKML(archiveInputStream); } } } } public static void parseKmz() throws IOException { File kmzFile = new File("C:/BaiduDownload/美军基地-地图数据(kmz)/美国全球基地.kmz"); KMZParser.parseKMZFile(kmzFile, new IKMLParser() { @Override public void parseKML(InputStream kmlInputStream) throws IOException { // 在这里实现你的KML解析逻辑 // 例如,可以将读取的KML内容转换为字符串 try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(kmlInputStream))) { String line; StringBuffer xmlContent = new StringBuffer(1024); while ((line = reader.readLine()) != null) { // 处理每一行KML数据 xmlContent.append(line); } // System.out.println(xmlContent); Kml kml = Kml.unmarshal(xmlContent.toString()); ParsingKmlUtil pku = new ParsingKmlUtil(); KmlData kmlData = pku.getByKml(kml); if (null != kmlData.getKmlPoints()&&kmlData.getKmlPoints().size() > 0) { for (KmlPoint kp : kmlData.getKmlPoints()) { GeometryFactory geoFactory = new GeometryFactory(); Coordinate coord = kp.getPoints().get(0); com.vividsolutions.jts.geom.Coordinate jtCoord = new com.vividsolutions.jts.geom.Coordinate(coord.getLongitude(), coord.getLatitude(), coord.getAltitude()); // 使用GeometryFactory创建一个点 Geometry point = geoFactory.createPoint(jtCoord); WKTWriter writer = new WKTWriter(); String wkt = writer.write(point); System.out.println(kp.getPoints() + "\t"+ wkt +"\t"+ kp.getDescription() + "\t " + kp.getName()); } System.out.println("美军全球基地的数据是==>" + kmlData.getKmlPoints().size()); } } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } }); }
上述代码的主要逻辑是,使用compress对KMZ文件进行在线解压,然后动态拼接KML内容,最后解析KML文件,然后提取空间信息。经过上述步骤,完成信息的解析。在运行以上的代码,发现KMZ文件已经成功解析。
至此已经完成KMZ和KML文件的解析。
四、总结
以上就是本文的主要内容,本文主要讲解如何用JAVA语言,直接解析KMZ数据。文章首先介绍google地图中的KMZ和KML数据,然后使用代码的方式实现数据的解析,最后展示解析成果以及如何将数据转换成空间WKT数据。
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