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GeoJSON 格式详解与使用指南

news 2025/8/26 6:34:45

一、引言

GeoJSON 是一种对各种地理数据结构进行编码的格式，它基于 JavaScript 对象表示法（JSON），被广泛应用于地理信息系统（GIS）、地图应用开发以及地理数据的存储和交换。本文将详细介绍 GeoJSON 的格式规范，并阐述其在实际开发中的使用方法。

二、GeoJSON 格式说明

（一）基本结构

GeoJSON 对象主要由以下几部分组成：

类型（type）：用于指定 GeoJSON 对象的类型，常见的类型有 "Point"（点）、"LineString"（线）、"Polygon"（多边形）、"MultiPoint"（多点）、"MultiLineString"（多线）、"MultiPolygon"（多多边形）以及 "Feature"（要素）和 "FeatureCollection"（要素集合）。
坐标（coordinates）：根据不同的类型，坐标的表示方式有所不同。例如，对于 "Point" 类型，坐标是一个包含经度和纬度的数组 [longitude, latitude]；对于 "LineString" 类型，坐标是一个由多个点组成的数组，每个点也是一个包含经度和纬度的数组，如 [[longitude1, latitude1], [longitude2, latitude2], …]。

（二）几何对象

点（Point）：
- 格式示例：

{"type": "Point","coordinates": [100.0, 0.0]
}

这里表示一个位于经度 100，纬度 0 的点。
2. 线（LineString）：

格式示例：

{"type": "LineString","coordinates": [[100.0, 0.0],[101.0, 1.0]]
}

此示例表示一条连接点 [100.0, 0.0] 和 [101.0, 1.0] 的线。
3. 多边形（Polygon）：

格式示例：

{"type": "Polygon","coordinates": [[[100.0, 0.0],[101.0, 0.0],[101.0, 1.0],[100.0, 1.0],[100.0, 0.0]]]
}

多边形的坐标是一个数组，其中第一个元素是一个闭合的环，由多个点组成，最后一个点与第一个点相同以形成闭合图形。此外，多边形还可以包含多个环，用于表示带孔多边形，第二个及以后的环表示孔。

（三）要素（Feature）

要素是 GeoJSON 中更高级的概念，它将几何对象与属性信息结合在一起。

格式示例：

{"type": "Feature","geometry": {"type": "Point","coordinates": [100.0, 0.0]},"properties": {"name": "示例点","description": "这是一个示例地理点"}
}

其中，"geometry" 字段包含几何对象，"properties" 字段包含与该要素相关的属性信息，这些属性可以是任何 JSON 可序列化的数据类型。

（四）要素集合（FeatureCollection）

要素集合用于包含多个要素。

格式示例：

{"type": "FeatureCollection","features": [{"type": "Feature","geometry": {"type": "Point","coordinates": [100.0, 0.0]},"properties": {"name": "点 1","description": "第一个示例点"}},{"type": "Feature","geometry": {"type": "Point","coordinates": [101.0, 1.0]},"properties": {"name": "点 2","description": "第二个示例点"}}]
}

"features" 字段是一个包含多个要素的数组。

三、GeoJSON 的使用

（一）在 Web 地图开发中的应用

Leaflet.js：Leaflet 是一个轻量级的 JavaScript 地图库，广泛用于在网页上创建交互式地图。可以轻松地将 GeoJSON 数据加载到 Leaflet 地图中。
- 示例代码：

<!DOCTYPE html>
<html><head><link rel="stylesheet" href="https://unpkg.com/leaflet@1.7.1/dist/leaflet.css" /><script src="https://unpkg.com/leaflet@1.7.1/dist/leaflet.js"></script>
</head><body><div id="map" style="width: 800px; height: 600px;"></div><script>var map = L.map('map').setView([0, 0], 2);L.tileLayer('https://{s}.tile.openstreetmap.org/{z}/{x}/{y}.png', {attribution: 'Map data &copy; <a href="https://www.openstreetmap.org/">OpenStreetMap</a> contributors'}).addTo(map);var geojsonData = {"type": "FeatureCollection","features": [{"type": "Feature","geometry": {"type": "Point","coordinates": [100.0, 0.0]},"properties": {"name": "示例点","description": "这是一个示例地理点"}}]};L.geoJSON(geojsonData).addTo(map);</script>
</body></html>

上述代码创建了一个 Leaflet 地图，并将一个 GeoJSON 要素添加到地图上。
2. Google Maps API：Google Maps API 同样支持加载 GeoJSON 数据。不过，使用 Google Maps API 需要申请 API 密钥。

示例代码片段（简化版）：

function initMap() {var map = new google.maps.Map(document.getElementById('map'), {zoom: 2,center: { lat: 0, lng: 0 }});var geojson = {"type": "FeatureCollection","features": [{"type": "Feature","geometry": {"type": "Point","coordinates": [100.0, 0.0]},"properties": {"name": "示例点","description": "这是一个示例地理点"}}]};var geojsonLayer = new google.maps.Data();geojsonLayer.addGeoJson(geojson);geojsonLayer.setMap(map);
}

（二）与 GIS 软件交互

许多桌面 GIS 软件，如 QGIS、ArcGIS 等，都支持导入和导出 GeoJSON 格式的数据。

在 QGIS 中：
- 导入：可以通过菜单 “Layer” -> “Add Layer” -> “Add Vector Layer”，然后在文件选择对话框中选择 GeoJSON 文件进行导入。导入后，即可在 QGIS 中对数据进行可视化、分析等操作。
- 导出：在 QGIS 中打开要导出的图层，选择菜单 “Layer” -> “Export” -> “Save Features As”，在 “Format” 下拉菜单中选择 “GeoJSON”，设置输出路径和文件名后即可导出为 GeoJSON 文件。
在 ArcGIS 中：
- 导入：在 ArcMap 中，可以使用 “Add Data” 功能添加 GeoJSON 文件。在 ArcGIS Pro 中，通过 “Insert” 选项卡中的 “Add Data” 按钮导入。
- 导出：在 ArcGIS Pro 中，选择要导出的图层，右键点击选择 “Export Features”，在 “Format” 中选择 “GeoJSON”，设置输出参数后完成导出。

（三）在后端处理与存储

在后端开发中，许多编程语言都有处理 GeoJSON 的库。例如，在 Python 中，可以使用 geopandas 库来读取、处理和生成 GeoJSON 数据。

读取 GeoJSON 文件：

import geopandas as gpddata = gpd.read_file('example.geojson')
print(data.head())

创建并保存 GeoJSON 文件：

import geopandas as gpd
from shapely.geometry import Pointgeometry = [Point(100.0, 0.0), Point(101.0, 1.0)]
df = gpd.GeoDataFrame(geometry = geometry)
df.to_file('new_example.geojson', driver='GeoJSON')