在Canvas中繪製Geojson資料

uccs發表於2022-11-22
CanvasJSON

需求分析

在做地圖開發的時候遇到一個需求，是在 canvas 中繪製 Geojson 資料

資料格式為 EPSG:4326 的 Polygon：

  • 三維陣列
  • 每一項都是由經緯度組成的
  • 第一個點和最後一個點相同，表示 Polygon 是閉合的
[
  [
    [109.54420471485196, 35.76192112844663],
    [109.54423617129702, 35.76132766033574],
    [109.54539219590997, 35.76155739029704],
    [109.54521918540507, 35.76241249100947],
    [109.54420471485196, 35.76192112844663],
  ],
];

需求分析：

  1. 顯示在 canvas 的中間

  2. 地圖 y 軸和螢幕的 y 軸是相反的，繪製出來的 Polygon 不能和實際反過來

    • 螢幕的原點在左上角，地圖的原點在左下角

縮圖

資料處理

width 和 height 是 canvas 的寬高

將經度和緯度單獨拆分出來

const getLongitudesAndLatitudes = (coordinates: number[][][]) => {
  return coordinates[0].reduce(
    (pre, cur) => {
      pre.longitudes.push(cur[0]);
      pre.latitudes.push(cur[1]);
      return pre;
    },
    { longitudes: [] as number[], latitudes: [] as number[] }
  );
};

得到的結果是：

const longitudes = [
  109.54420471485196, 109.54423617129702, 109.54539219590997,
  109.54521918540507, 109.54420471485196,
];
const latitudes = [
  35.76192112844663, 35.76132766033574, 35.76155739029704, 35.76241249100947,
  35.76192112844663,
];

計算縮放比例

用 width / (Math.max(longitudes) - Math.min(longitudes)) 的作用計算 Polygon 的 x 軸縮放比例 xScale = 67369.49567346855

height 同理，計算出 y 軸的縮放比例 yScale = 12905.23981205731

總的縮放比例 scale 採用 xScale、yScale 誰小用誰，為 scale = 12905.23981205731，因為用小的縮放比例，才能在有限的空間下顯示全

const calcScale = ({
  longitudes,
  latitudes,
}: {
  longitudes: number[];
  latitudes: number[];
}) => {
  const xScale =
    width / Math.abs(Math.max(...longitudes) - Math.min(...longitudes));
  const yScale =
    height / Math.abs(Math.max(...latitudes) - Math.min(...latitudes));
  return xScale < yScale ? xScale : yScale;
};

計算偏移度

(Math.max(longitudes) - Math.min(longitudes)) * scale 作用是將經度按照 scale 進行縮放，緯度也是同理

在用 width 和 height 去減，分別得到要 x 軸和 y 軸需要偏移的空間

這些空間要分佈在兩邊，也就是說要分佈 Polygon的周圍，所以左後需要除 2，最終得到 xOffset = 32.33763608704606，yOffset = -8.881784197001252e-16

const calcOffset = (
  { longitudes, latitudes }: { longitudes: number[]; latitudes: number[] },
  scale: number
) => {
  const xOffset =
    (width -
      Math.abs(Math.max(...longitudes) - Math.min(...longitudes)) * scale) /
    2;
  const yOffset =
    (height -
      Math.abs(Math.max(...latitudes) - Math.min(...latitudes)) * scale) /
    2;
  return { xOffset, yOffset };
};

將 Coordinates 進行縮放

對 coordinates 縮放一共分為 3 步

比較難理解的是第一步，為什麼要將每個點去減它的最小值 item[0] - Math.min(...longitudes)

這樣做的目的是為了那個點無限接近於原點，接近原點後，再透過乘以縮放比例和加上偏移度，得到最終的的縮放值

在需求分析時說了，螢幕的原點在左上角，地圖的原點在左下角，所以 y 軸是剛好是相反，y 軸就用 Math.max(...latitudes) - item[1]

const scaleCoordinates = (
  coordinates: number[][][],
  scale: number,
  offset: ReturnType<typeof calcOffset>,
  { longitudes, latitudes }: { longitudes: number[]; latitudes: number[] }
) => {
  return coordinates[0]
    .map((item) => {
      item[0] = item[0] - Math.min(...longitudes);
      item[1] = Math.max(...latitudes) - item[1];
      return item;
    })
    .map((item) => {
      item[0] = item[0] * scale;
      item[1] = item[1] * scale;
      return item;
    })
    .map((item) => {
      item[0] = item[0] + offset.xOffset;
      item[1] = item[1] + offset.yOffset;
      return item;
    });
};

使用 Canvas 進行繪製

const canvas = document.getElementById("canvas");
if (!canvas.getContext) return;
const ctx = canvas!.getContext("2d")!;

ctx.fillStyle = "rgba(32, 210, 255, 0.3)";
ctx.strokeStyle = "rgba(32, 210, 255, 1)";
ctx.beginPath();
ctx.moveTo(coordinates[0][0], coordinates[0][1]);
for (let i = 1; i < coordinates.length; i++) {
  ctx.lineTo(coordinates[i][0], coordinates[i][1]);
}
ctx.closePath();
ctx.stroke();
ctx.fill();

存在問題

無法區分 Polygon 大小，所以這個方案適用於繪製縮圖

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