Canvas 绘制 GeoJSON 缩略图

前言

通过上篇【Canvas 绘制 2D 图形】 我们知道了如何绘制简单的 Canvas，在需求场景中我们往往也需要在 Canvas 中绘制 GeoJSON (具体见 GeoJSON 是什么？ )数据的缩略图。下面以中国地图为例，绘制一个地图缩略图。【在线预览】

GeoJSON几何类型包括：

• Point // 点
• MultiPoint // 多个点
• LineString // 线
• MultiLineString // 多条线
• Polygon // 多边形
• MultiPolygon // 多个多边形
• FeatureCollection // 特征集合，主要是上面几种类型的集合，并且支持无限嵌套。

在本例子中我们需要用到这份数据 https://cdn.emooa.com/geojson/100000.json，集合类型为 MultiPolygon，部分数据如下：

[
  {
    "type": "MultiPolygon",
    "coordinates": [
      [
        [
          [112.716779, 32.357793],
          [112.719173, 32.361766],
          [112.729295, 32.366112],
          [112.733577, 32.366214],
          [112.734229, 32.363641],
          [112.736267, 32.358329],
          [112.735864, 32.35633],
          [112.734111, 32.356769],
          [112.735005, 32.357939],
          [112.734544, 32.358915],
          [112.732323, 32.360444],
          [112.732072, 32.362762],
          [112.730898, 32.363121],
          [112.725303, 32.361941],
          [112.723034, 32.360968],
          [112.724092, 32.358475],
          [112.716779, 32.357793]
        ]
      ],
    ],
    ...
  },
  ...
]

数据格式为 EPSG:4326 的 MultiPolygon。这份数据的每一项都是由经纬度组成的，且第一个点和最后一个点相同，意味着图形是闭合的三维数组，

定义 Canvas

创建元素

<canvas id="emooa-canvas" width="400" height="400"></canvas>

获取上下文

要在 Canvas 上绘制图形，您需要获取 Canvas 的 2D 上下文。在 JavaScript 中，使用以下代码获取 Canvas 上下文：

const canvas = document.getElementById("emooa-canvas");
const ctx = canvas.getctx("2d");

获取 Canvas 的实际显示大小

const displayWidth = canvas.clientWidth;
const displayHeight = canvas.clientHeight;

将 Canvas 的分辨率设置为实际显示大小

这一步，可以有效的解决由于 Canvas 的分辨率与显示大小不匹配所致的绘制图形模糊不清的问题。

canvas.width = displayWidth;
canvas.height = displayHeight;

数据处理

将经度和纬度单独拆分出来

const longitudes = [].concat(
  ...[].concat(
    ...data.map((item) => {
      const coordinates = item.coordinates || [];
      switch (item.type) {
        case "MultiPolygon":
          return [].concat(
            ...coordinates.map((coordinate) =>
              coordinate.map((coord) => coord.map((c) => c[0]))
            )
          );
      }
    })
  )
);
 const latitudes = [].concat(
  ...[].concat(
    ...data.map((item) => {
      const coordinates = item.coordinates || [];
      switch (item.type) {
        case "MultiPolygon":
          return [].concat(
            ...coordinates.map((coordinate) =>
              coordinate.map((coord) => coord.map((c) => c[1]))
            )
          );
      }
    })
  )
);

得到的结果一份拆分之后包含所有数据的一维数组：

const longitudes = [ 112.716779, 112.729295, ..., 127.034099 ];
const latitudes = [ 32.357793, 32.361766, ..., 41.743216 ];

获取经纬度的极大值、极小值

const xMax = longitudes.reduce(function (max, current) {
  return Math.max(max, current);
}, -Infinity); // 初始值设置为负无穷，以确保数组中的任何值都能成为最大值

const xMin = longitudes.reduce(function (min, current) {
  return Math.min(min, current);
}, Infinity); // 初始值设置为正无穷，以确保数组中的任何值都能成为最小值

const yMax = latitudes.reduce(function (max, current) {
  return Math.max(max, current);
}, -Infinity); // 初始值设置为负无穷，以确保数组中的任何值都能成为最大值

const yMin = latitudes.reduce(function (min, current) {
  return Math.min(min, current);
}, Infinity); // 初始值设置为正无穷，以确保数组中的任何值都能成为最小值

本来想直接通过这段代码获取极值，但是因为数据量太大的原因导致栈溢出了。
// const xMax = Math.max(...longitudes);
// const xMin = Math.min(...longitudes);
// const yMax = Math.max(...latitudes);
// const yMin = Math.min(...latitudes);

计算缩放比例

总的缩放比例 scale 采用 xScale、yScale 谁小用谁。因为用小的缩放比例，才能在有限的空间下显示完全。

最后乘于 0.9 的倍数，是为了防止图形紧贴 canvas 的边缘，保留空白边框。

const width = canvas.width;
const height = canvas.height;
const xScale = width / (xMax - xMin);
const yScale = height / (yMax - yMin);
const scale = (xScale < yScale ? xScale : yScale) * 0.9;

计算偏移度

Math.abs(xMax - xMin) * scale 作用是将经度按照 scale 进行缩放，纬度也是同理。
再用 width 和 height 去减，分别得到要 x 轴和 y 轴需要偏移的空间

这些空间要分布在两边，也就是说要分布 MultiPolygon 的周围，所以左后需要除 2。

const xoffset = (width - Math.abs(xMax - xMin) * scale) / 2;
const yoffset = (height - Math.abs(yMax - yMin) * scale) / 2;

缩放 Coordinates

• 将每个点的经度减去最小值，由于 地图的 Y 轴和屏幕的 Y 轴刚好相反，所以用最大值减去每个点的维度
• 乘于缩放比例
• 加上偏移量

const coords = data.map((item) => ({
  type: item.type,
  coordinates: item.coordinates.map((coordinate, index) => {
    switch (item.type) {
      case "MultiPolygon":
        return coordinate.map((coord) =>
          coord.map((c) => [
            (c[0] - xMin) * scale + xoffset,
            (yMax - c[1]) * scale + yoffset,
          ])
        );
    }
  }),
}));

开始绘制

ctx.clearRect(0, 0, width, height);
coords.forEach((coord) => {
  switch (coord.type) {
    case "MultiPolygon":
      coord.coordinates.forEach((c) => {
        ctx.beginPath();
        ctx.fillStyle = coord.fill;
        ctx.strokeStyle = stroke;
        ctx.fillOpacity = 0.2;
        c[0].forEach((_c) => {
          ctx.lineTo(_c[0], _c[1]);
        });
        ctx.closePath();
        ctx.stroke();
        ctx.fill();
      });
      break;
  }
});

最终结果

完整代码

具体代码见 https://github.com/heiemooa/canvas-geojson，满足 GeoJSON 的所有几何类型的同时渲染。