GIS基础-S2Geometry算法发布于2023-01-27 15:35:05，更新于2024-11-03 13:35:25，标签：gis 文章会持续修订，转载请注明来源地址：https://meethigher.top/blog

S2Geometry算法，可以将二维地理坐标，转换为单一字符串，作为空间索引。并且根据层级，将整个地球进行分块，每块都有一个索引。如图。

利用该工具，可以实现简单的需求，显示出自己附近一个范围内可用的出租车或者共享单车。假设地图显示以自己为圆心，5公里为半径，这个范围内的车。

一、在线工具

S2可视化工具-OpenStreetMap

S2可视化在线绘制工具-GooleMap

DataV.GeoAtlas地理小工具系列-获取地理边界数据

空间索引 S2 学习指南及Java工具类实践 - 且炼时光

高效的多维空间点索引算法 — Geohash 和 Google S2

Google S2 是如何解决空间覆盖最优解问题的?

二、S2工具类

添加依赖

<!-- google s2 -->
<dependency>
    <groupId>io.sgr</groupId>
    <artifactId>s2-geometry-library-java</artifactId>
    <version>1.0.0</version>
</dependency>

创建工具类

import com.google.common.geometry.*;

import java.util.ArrayList;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;
import java.util.stream.Collectors;

/**
 * s2工具类
 *
 * @author chenchuancheng github.com/meethigher
 * @since 2023/1/27 15:59
 */
public class S2Utils {

    private final S2RegionCoverer coverer;

    private final int minLevel;

    private final int maxLevel;

    private final int maxCells;

    /**
     * @param minLevel 最小层级
     * @param maxLevel 最大层级
     * @param maxCells 最大格子数 在拆分网格时，优先使用level，如果根据level区间分出的最小数量，已经大于maxCell，则maxCell失效
     */
    public S2Utils(int minLevel, int maxLevel, int maxCells) {
        this.minLevel = minLevel;
        this.maxCells = maxCells;
        this.maxLevel = maxLevel;
        coverer = new S2RegionCoverer();
        coverer.setMinLevel(minLevel);
        coverer.setMaxCells(maxCells);
        coverer.setMaxLevel(maxLevel);
    }


    /**
     * 经纬度转为指定层级的cellId
     */
    public S2CellId toCellId(double lon, double lat, int level) {
        return S2CellId.fromLatLng(S2LatLng.fromDegrees(lat, lon)).parent(level);
    }

    /**
     * 经纬度转为最高层级(30级)的cellId
     */
    public S2CellId toCellId(double lon, double lat) {
        return S2CellId.fromLatLng(S2LatLng.fromDegrees(lat, lon)).parent(maxLevel);
    }

    /**
     * token转换cellId
     */
    public S2CellId tokenToCellId(String token) {
        return S2CellId.fromToken(token);
    }

    /**
     * cellId转换经纬度
     */
    public Point cellIdToPoint(S2CellId cellId) {
        S2LatLng s2LatLng = new S2CellId(cellId.id()).toLatLng();
        return new Point(s2LatLng.lngDegrees(), s2LatLng.latDegrees());
    }


    /**
     * 获取s2区域下的s2cellId列表
     * 不允许出现比minLevel更小层级、比maxLevel更大层级的区域
     *
     * @param region S2区域
     * @return S2CellId列表
     */
    public List<S2CellId> getCellIdInRegion(S2Region region) {
        ArrayList<S2CellId> s2CellIds = coverer.getCovering(region).cellIds();
        return s2CellIds.stream().flatMap(s2CellId -> childrenCellId(s2CellId, minLevel).stream()).collect(Collectors.toList());
    }

    /**
     * 将单个cellId转换为多个指定level的cellId
     *
     * @param s2CellId
     * @param desLevel 允许的最小层级level
     * @return
     */
    public static List<S2CellId> childrenCellId(S2CellId s2CellId, Integer desLevel) {
        return childrenCellId(s2CellId, s2CellId.level(), desLevel);
    }

    /**
     * 递归获取
     */
    private static List<S2CellId> childrenCellId(S2CellId s2CellId, Integer curLevel, Integer desLevel) {
        List<S2CellId> s2CellIds = new LinkedList<>();
        if (curLevel < desLevel) {
            long interval = (s2CellId.childEnd().id() - s2CellId.childBegin().id()) / 4;
            for (int i = 0; i < 4; i++) {
                long id = s2CellId.childBegin().id() + interval * i;
                s2CellIds.addAll(childrenCellId(new S2CellId(id), curLevel + 1, desLevel));
            }
            return s2CellIds;
        } else {
            s2CellIds.add(s2CellId);
            return s2CellIds;
        }
    }


    /**
     * 获取S2Region
     *
     * @param lat    纬度
     * @param lon    经度
     * @param radius 单位为m
     * @return 区域
     */
    public S2Region createCircleRegion(double lon, double lat, double radius) {
        double capHeight = (2 * S2.M_PI) * (radius / 40075017);
        return S2Cap.fromAxisHeight(S2LatLng.fromDegrees(lat, lon).toPoint(), capHeight * capHeight / 2);
    }

    public static class Point {
        private double lon;

        private double lat;

        public Point(double lon, double lat) {
            this.lon = lon;
            this.lat = lat;
        }

        public Point() {
        }

        public double getLon() {
            return lon;
        }

        public void setLon(double lon) {
            this.lon = lon;
        }

        public double getLat() {
            return lat;
        }

        public void setLat(double lat) {
            this.lat = lat;
        }
    }
}