Java實現地理坐標判斷

在做一個海洋相關的項目時候，遇到這個需求，判斷船只是否在雷達監控的區域內，或者是否在某個保護區內。抽象為在地理位置中，一個坐標點是否在由一個圓心和半徑的圓區域內，一個點是否在由一組點構成的區域內。

分析

多邊形和圓分開寫，首先簡單的就是判斷是否在圓里面，如何判斷一個坐標是否在圓形區域內，相信不用我說都知道，計算這個坐標點和圓心之間的距離，然后跟圓的半徑進行比較，如果比半徑大，就不在圓形區域內，如果小於等於圓的半徑，則該坐標點在圓形區域內。

點在圓區域內

數學上的計算公式是這樣的：

代碼采用谷歌地圖計算距離的方式，應該算是比較精確。

private static double EARTH_RADIUS = 6378.137;
 
    private static double rad(double d) {
        return d * Math.PI / 180.0;
    }
 
    /**
     * 通過經緯度獲取距離(單位：米)
     *
     * @param lat1
     * @param lng1
     * @param lat2
     * @param lng2
     * @return
     */
    public static double getDistance(double lat1, double lng1, double lat2,
                                     double lng2) {
        double radLat1 = rad(lat1);
        double radLat2 = rad(lat2);
        double a = radLat1 - radLat2;
        double b = rad(lng1) - rad(lng2);
        double s = 2 * Math.asin(Math.sqrt(Math.pow(Math.sin(a / 2), 2) +
                Math.cos(radLat1) * Math.cos(radLat2) * Math.pow(Math.sin(b / 2), 2)));
        s = s * EARTH_RADIUS;
        s = Math.round(s * 10000d) / 10000d;
        return s;
    }
 
    /**
     * 判斷一個點是否在圓形區域內
     */
    public static boolean isInCircle(double lng1, double lat1, double lng2, double lat2, String radius) {
        return getDistance(lat1, lng1, lat2, lng2) > Double.parseDouble(radius);
    }

如果使用Math.hypot()方法，計算(經緯度距離時)結果會有偏差）：

    double x = (lon1 - lon2) * PI * R * Math.cos(((lat1 + lat2) / 2) * PI / 180) / 180;
    double y = (lat1 - lat2) * PI * R / 180;
    double distance = Math.hypot(x, y);

點在多邊形區域內

這里用到JAVA的關於坐標系和幾何圖形的一個類GeneralPath，使用這個類，結合傳入的各頂點參數，畫一個幾何圖形，並通過它自身的contains方法，判斷一點是否在這個幾何圖形內。

也就是，通過JAVA已經封裝好的方法，畫一個幾何多邊形，判斷一點是否在這個幾何多邊形里面。

/**
     * 判斷是否在多邊形區域內
     * 
     * @param pointLon
     *            要判斷的點的縱坐標
     * @param pointLat
     *            要判斷的點的橫坐標
     * @param lon
     *            區域各頂點的縱坐標數組
     * @param lat
     *            區域各頂點的橫坐標數組
     * @return
     */
    public static boolean isInPolygon(double pointLon, double pointLat, double[] lon,double[] lat) {
        // 將要判斷的橫縱坐標組成一個點
        Point2D.Double point = new Point2D.Double(pointLon, pointLat);
        // 將區域各頂點的橫縱坐標放到一個點集合里面
        List<Point2D.Double> pointList = new ArrayList<Point2D.Double>();
        double polygonPoint_x = 0.0, polygonPoint_y = 0.0;
        for (int i = 0; i < lon.length; i++) {
            polygonPoint_x = lon[i];
            polygonPoint_y = lat[i];
            Point2D.Double polygonPoint = new Point2D.Double(polygonPoint_x, polygonPoint_y);
            pointList.add(polygonPoint);
        }
        return check(point, pointList);
    }
 
    /**
     * 一個點是否在多邊形內
     * 
     * @param point
     *            要判斷的點的橫縱坐標
     * @param polygon
     *            組成的頂點坐標集合
     * @return
     */
    private static boolean check(Point2D.Double point, List<Point2D.Double> polygon) {
        java.awt.geom.GeneralPath peneralPath = new java.awt.geom.GeneralPath();
 
        Point2D.Double first = polygon.get(0);
        // 通過移動到指定坐標（以雙精度指定），將一個點添加到路徑中
        peneralPath.moveTo(first.x, first.y);
        polygon.remove(0);
        for (Point2D.Double d : polygon) {
            // 通過繪制一條從當前坐標到新指定坐標（以雙精度指定）的直線，將一個點添加到路徑中。
            peneralPath.lineTo(d.x, d.y);
        }
        // 將幾何多邊形封閉
        peneralPath.lineTo(first.x, first.y);
        peneralPath.closePath();
        // 測試指定的 Point2D 是否在 Shape 的邊界內。
        return peneralPath.contains(point);
    }

點在多邊形區域內（簡單版）

先將橫縱坐標數組的橫坐標最大最小值，縱坐標的最大最小值，求出來，需要判斷的一點大於橫縱坐標的最大值或者小於橫縱坐標的最小值，也就是粗略的計算一下，如果這個條件不滿足的話，就不用往下計算了，直接不在指定的區域里面。

/**
     * 判斷該地理坐標是否在最大范圍區域內
     * 
     * @param pointLon
     *            要判斷的點的縱坐標
     * @param pointLat
     *            要判斷的點的橫坐標
     * @param lon
     *            指定區域的縱坐標組成的數組
     * @param lat
     *            指定區域的橫坐標組成的數組
     * @return
     */
    private static boolean isInMaxArea(double pointLon, double pointLat, double[] lon,
            double[] lat) {
 
        // 獲取區域橫縱坐標最大值和最小值
        double temp = 0.0;
        for (int i = 0; i < lon.length; i++) {
            for (int j = 0; j < lon.length - i - 1; j++) {
                if (lon[j] > lon[j + 1]) {
                    temp = lon[j];
                    lon[j] = lon[j + 1];
                    lon[j + 1] = temp;
                }
            }
        }
        for (int i = 0; i < lat.length; i++) {
            for (int j = 0; j < lat.length - i - 1; j++) {
                if (lat[j] > lat[j + 1]) {
                    temp = lat[j];
                    lat[j] = lat[j + 1];
                    lat[j + 1] = temp;
                }
            }
        }
 
        // 如果在最值組成的區域外，那肯定不在重點區域內
        return (pointLon < lon[0] || pointLon > lon[lon.length - 1] || pointLat < lat[0]
                || pointLat > lat[lat.length - 1]);
    }

如果通過了上面的判斷，可以進行接下來的算法判斷了

用到了兩點間的斜率公式

這個方法就是，通過一點，畫一條線，這條線與多邊形相交，如果相交點數位奇數，就在區域內，如果為偶數，就不在區域內

代碼：

/**
     * 判斷坐標是否在重點區域內
     * 
     * @param pointLon
     *            要判斷的點的縱坐標
     * @param pointLat
     *            要判斷的點的橫坐標
     * @param lon
     *            指定區域的縱坐標組成的數組
     * @param lat
     *            指定區域的橫坐標組成的數組
     * @return
     */
    private static boolean isInAccurateArea(double pointLon, double pointLat, double[] lon,
            double[] lat) {
        // 代表有幾個點
        int vertexNum = lon.length;
        boolean result = false;
        
        for (int i = 0, j = vertexNum - 1; i < vertexNum; j = i++) {
            // 滿足條件，與多邊形相交一次，result布爾值取反一次，奇數個則在區域內
            if ((lon[i] > pointLon) != (lon[j] > pointLon)
                    && (pointLat < (lat[j] - lat[i]) * (pointLon - lon[i]) / (lon[j] - lon[i])
                            + lat[i])) {
                result = !result;
            }
        }
        return result;
    }

參考博客：https://blog.csdn.net/u012898245/article/details/79450433