数据处理：要素裁剪、合并与简化

YAY_tyy2025-12-26 12:05

在 WebGIS 开发中，地理数据处理是核心环节 ------ 原始地理数据往往存在冗余、格式不统一、范围不符合需求等问题，需要通过裁剪、合并、简化等操作适配业务场景。Turf.js 提供了轻量高效的地理数据处理 API，无需后端依赖即可在浏览器中完成要素裁剪（BBox Clip）、多面合并（Union）、几何简化（Simplify）等核心操作。本文将通过一个地理数据处理组件 实战案例，带你掌握 Turf.js 的bboxClip、union、simplify等核心 API，结合 Vue3 + Leaflet 实现可视化数据处理，覆盖从数据加载到结果预览的完整流程。

一、技术栈说明

  • 框架：Vue3（Composition API + <script setup>）
  • 空间数据处理：Turf.js（@turf/turf v7+，核心 API：bboxClip、union、simplify、featureCollection）
  • 地图可视化：Leaflet（轻量级 Web 地图库，支持要素渲染、边界框预览）
  • UI 组件库：Element Plus（按钮、输入框、滑块、卡片）
  • 样式：Less（模块化样式管理）
  • 核心功能：示例地理数据加载、要素裁剪（按边界框）、多面要素合并、几何要素简化、结果可视化与 GeoJSON 预览

二、环境搭建（复用前序环境）

若已完成前序文章的 Vue3 + Turf.js + Leaflet 环境搭建，可直接跳过；若未搭建，执行以下命令：

bash 复制代码 
# 1. 初始化Vue3项目（如需新建）
npm create vite@latest turfjs-data-processing -- --template vue
cd turfjs-data-processing
npm install

# 2. 安装核心依赖
npm install @turf/turf element-plus @element-plus/icons-vue leaflet --save
npm install less less-loader --save-dev

三、核心功能实现：地理数据处理组件

1. 组件完整代码（可直接复用）

javascript 复制代码 
<template>
  <div class="container">
    <el-card>
      <div class="title">地理数据处理组件（裁剪、合并、简化）</div>

      <div class="main-content">
        <!-- 左侧操作面板 -->
        <div class="left-panel">
          <!-- 1. 数据加载区域 -->
          <div class="section">
            <div class="section-title">1. 数据加载</div>
            <div class="button-group">
              <el-button size="small" @click="loadSampleLine">加载示例线</el-button>
              <el-button size="small" @click="loadSamplePolygon">加载示例面</el-button>
              <el-button size="small" @click="loadSampleMultiPolygon">加载多面集合</el-button>
              <el-button size="small" type="danger" @click="clearAll">清空</el-button>
            </div>
          </div>

          <!-- 2. 裁剪操作区域 -->
          <div class="section">
            <div class="section-title">2. 裁剪 (BBox Clip)</div>
            <div class="input-grid">
              <el-input-number 
                v-model="bboxInput[0]" 
                size="small" 
                :step="0.1" 
                placeholder="MinX（最小经度）" 
              />
              <el-input-number 
                v-model="bboxInput[1]" 
                size="small" 
                :step="0.1" 
                placeholder="MinY（最小纬度）" 
              />
              <el-input-number 
                v-model="bboxInput[2]" 
                size="small" 
                :step="0.1" 
                placeholder="MaxX（最大经度）" 
              />
              <el-input-number 
                v-model="bboxInput[3]" 
                size="small" 
                :step="0.1" 
                placeholder="MaxY（最大纬度）" 
              />
            </div>
            <el-button class="action-btn" type="primary" size="small" @click="applyCrop">执行裁剪</el-button>
          </div>

          <!-- 3. 合并操作区域 -->
          <div class="section">
            <div class="section-title">3. 合并 (Union)</div>
            <div class="desc">将集合中的所有面合并为一个面（需至少2个面要素）</div>
            <el-button 
              class="action-btn" 
              type="primary" 
              size="small" 
              @click="applyUnion" 
              :disabled="!canUnion"
            >执行合并</el-button>
          </div>

          <!-- 4. 简化操作区域 -->
          <div class="section">
            <div class="section-title">4. 简化 (Simplify)</div>
            <div class="control-row">
              <span class="label">精度 (Tolerance): {{ simplifyTolerance }}</span>
              <el-slider 
                v-model="simplifyTolerance" 
                :min="0.001" 
                :max="0.1" 
                :step="0.001" 
                show-input 
                size="small" 
              />
            </div>
            <el-button class="action-btn" type="primary" size="small" @click="applySimplify">执行简化</el-button>
          </div>
        </div>

        <!-- 右侧地图与结果预览 -->
        <div class="right-panel">
          <!-- 地图可视化区域 -->
          <div ref="mapEl" class="map"></div>
          <!-- GeoJSON结果预览 -->
          <div class="result-area">
            <div class="subtitle">处理结果 (GeoJSON)</div>
            <pre class="code">{{ resultJson }}</pre>
          </div>
        </div>
      </div>
    </el-card>
  </div>
</template>

<script setup>
import { ref, onMounted, computed, watch } from 'vue'
import L from 'leaflet'
import 'leaflet/dist/leaflet.css'
import { 
  lineString, 
  polygon, 
  featureCollection, 
  bboxClip, 
  union, 
  simplify 
} from '@turf/turf'

// --- 1. 地图与图层管理 ---
const mapEl = ref(null) // 地图容器引用
let map = null // Leaflet地图实例
let inputLayer = null // 原始要素图层（蓝色）
let resultLayer = null // 处理结果图层（绿色）
let bboxLayer = null // 裁剪框预览图层（红色虚线）

// --- 2. 数据状态管理 ---
const inputFeatures = ref(null) // 当前输入的Feature/FeatureCollection
const resultFeature = ref(null) // 处理后的结果Feature/FeatureCollection
const bboxInput = ref([119.0, 29.0, 121.0, 31.0]) // 默认裁剪边界框 [minX, minY, maxX, maxY]
const simplifyTolerance = ref(0.01) // 简化精度（默认0.01度，约1公里）

// --- 3. 计算属性 ---
// GeoJSON结果格式化预览
const resultJson = computed(() => {
  return resultFeature.value ? JSON.stringify(resultFeature.value, null, 2) : '暂无处理结果'
})

// 判断是否可执行合并操作（需至少2个面要素的FeatureCollection）
const canUnion = computed(() => {
  if (!inputFeatures.value) return false
  if (inputFeatures.value.type === 'FeatureCollection') {
    // 过滤有效面要素
    const validPolys = inputFeatures.value.features.filter(f => 
      f.geometry && ['Polygon', 'MultiPolygon'].includes(f.geometry.type)
    )
    return validPolys.length >= 2
  }
  return false
})

// --- 4. 生命周期与监听 ---
onMounted(() => {
  initMap() // 初始化地图
  updateMap() // 初始化地图可视化
})

// 监听裁剪框参数变化，实时更新地图上的裁剪框预览
watch(bboxInput, () => {
  updateBBoxPreview()
}, { deep: true })

// --- 5. 地图操作方法 ---
// 初始化Leaflet地图
function initMap() {
  // 创建地图实例：中心坐标(30°N, 120°E)，缩放级别6
  map = L.map(mapEl.value, { center: [30, 120], zoom: 6 })
  // 加载OpenStreetMap底图瓦片
  L.tileLayer('https://{s}.tile.openstreetmap.org/{z}/{x}/{y}.png', {
    attribution: '© OpenStreetMap contributors'
  }).addTo(map)
}

// 更新裁剪框预览（红色虚线矩形）
function updateBBoxPreview() {
  if (!map) return
  // 移除旧的裁剪框图层
  if (bboxLayer) bboxLayer.remove()
  
  const [minX, minY, maxX, maxY] = bboxInput.value
  // Leaflet矩形边界格式：[[minY, minX], [maxY, maxX]]
  const bounds = [[minY, minX], [maxY, maxX]]
  bboxLayer = L.rectangle(bounds, { 
    color: '#ff0000', 
    weight: 1, 
    fill: false, 
    dashArray: '5, 5' 
  }).addTo(map)
}

// 更新地图可视化（原始要素 + 处理结果）
function updateMap() {
  if (!map) return
  // 移除旧图层避免重复渲染
  if (inputLayer) inputLayer.remove()
  if (resultLayer) resultLayer.remove()

  // 创建要素组统一管理图层
  const group = L.featureGroup()

  // 渲染原始要素（蓝色）
  if (inputFeatures.value) {
    inputLayer = L.geoJSON(inputFeatures.value, {
      style: { color: '#3388ff', opacity: 0.6, weight: 2 }
    }).addTo(group)
  }

  // 渲染处理结果（绿色）
  if (resultFeature.value) {
    resultLayer = L.geoJSON(resultFeature.value, {
      style: { color: '#2ecc71', weight: 3 }
    }).addTo(group)
  }

  // 添加要素组到地图并自适应视野
  group.addTo(map)
  updateBBoxPreview() // 更新裁剪框预览

  if (group.getLayers().length > 0) {
    map.fitBounds(group.getBounds(), { padding: [20, 20] })
  }
}

// --- 6. 数据加载方法 ---
// 加载示例线要素（浙江省附近折线）
function loadSampleLine() {
  const line = lineString([
    [118, 30], [119, 31], [120, 30], [121, 31], [122, 30]
  ])
  setInput(line)
}

// 加载示例面要素（浙江省附近多边形）
function loadSamplePolygon() {
  const poly = polygon([[
    [118, 30], [119, 32], [121, 32], [122, 30], [118, 30]
  ]])
  setInput(poly)
}

// 加载多面要素集合（两个相邻多边形）
function loadSampleMultiPolygon() {
  const p1 = polygon([[
    [119, 30], [119, 31], [120, 31], [120, 30], [119, 30]
  ]])
  const p2 = polygon([[
    [120.5, 30.5], [120.5, 31.5], [121.5, 31.5], [121.5, 30.5], [120.5, 30.5]
  ]])
  const fc = featureCollection([p1, p2])
  setInput(fc)
}

// 设置输入数据并重置结果
function setInput(data) {
  inputFeatures.value = data
  resultFeature.value = null // 重置处理结果
  updateMap() // 更新地图可视化
}

// 清空所有数据
function clearAll() {
  inputFeatures.value = null
  resultFeature.value = null
  updateMap()
}

// --- 7. 核心功能1：要素裁剪（按边界框） ---
function applyCrop() {
  if (!inputFeatures.value) {
    ElMessage.warning('请先加载地理数据！')
    return
  }
  
  // 转换裁剪框参数为数字
  const bboxArr = bboxInput.value.map(val => Number(val))
  // 校验裁剪框参数有效性
  if (bboxArr.some(val => isNaN(val)) || bboxArr[0] >= bboxArr[2] || bboxArr[1] >= bboxArr[3]) {
    ElMessage.error('裁剪框参数无效！请确保 MinX < MaxX 且 MinY < MaxY')
    return
  }

  try {
    // 处理FeatureCollection：遍历每个要素执行裁剪
    if (inputFeatures.value.type === 'FeatureCollection') {
      const clippedFeatures = inputFeatures.value.features.map(f => bboxClip(f, bboxArr))
      resultFeature.value = featureCollection(clippedFeatures)
    } else {
      // 处理单个Feature：直接裁剪
      resultFeature.value = bboxClip(inputFeatures.value, bboxArr)
    }
    updateMap() // 更新地图可视化
  } catch (e) {
    console.error('裁剪失败：', e)
    ElMessage.error('裁剪失败，请检查输入数据格式！')
  }
}

// --- 8. 核心功能2：多面要素合并 ---
function applyUnion() {
  if (!canUnion.value) {
    ElMessage.warning('请加载至少2个面要素的集合！')
    return
  }

  try {
    // Turf.union支持直接传入FeatureCollection合并所有面要素
    resultFeature.value = union(inputFeatures.value)
    updateMap() // 更新地图可视化
  } catch (e) {
    console.error('合并失败：', e)
    ElMessage.error('合并失败，请确保要素为有效面且有重叠/相邻！')
  }
}

// --- 9. 核心功能3：几何要素简化 ---
function applySimplify() {
  if (!inputFeatures.value) {
    ElMessage.warning('请先加载地理数据！')
    return
  }

  // 简化配置项：tolerance（精度）、highQuality（是否高精度简化）
  const options = { 
    tolerance: simplifyTolerance.value, 
    highQuality: false // 低精度模式性能更高，满足大部分场景
  }
  
  try {
    // 深拷贝避免修改原始数据
    const inputCopy = JSON.parse(JSON.stringify(inputFeatures.value))
    // 执行简化操作
    resultFeature.value = simplify(inputCopy, options)
    updateMap() // 更新地图可视化
  } catch (e) {
    console.error('简化失败：', e)
    ElMessage.error('简化失败，请检查输入数据格式！')
  }
}
</script>

<style scoped lang="less">
.container {
  margin: 24px;
  text-align: left;
}

.title {
  font-size: 18px;
  font-weight: 600;
  margin-bottom: 12px;
  color: #303133;
}

.main-content {
  display: flex;
  gap: 20px;
  height: 600px;
}

.left-panel {
  width: 300px;
  display: flex;
  flex-direction: column;
  gap: 20px;
  overflow-y: auto;
  padding-right: 10px;
}

.right-panel {
  flex: 1;
  display: flex;
  flex-direction: column;
  gap: 12px;
}

.section {
  background: #f8f9fa;
  padding: 12px;
  border-radius: 8px;
  border: 1px solid #ebeef5;
}

.section-title {
  font-weight: 600;
  margin-bottom: 8px;
  font-size: 14px;
  color: #303133;
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.desc {
  font-size: 12px;
  color: #909399;
  margin-bottom: 8px;
  line-height: 1.4;
}

.button-group {
  display: flex;
  flex-wrap: wrap;
  gap: 8px;
}

.input-grid {
  display: grid;
  grid-template-columns: 1fr 1fr;
  gap: 8px;
  margin-bottom: 8px;
}

.action-btn {
  width: 100%;
}

.control-row {
  margin-bottom: 8px;
  .label {
    font-size: 12px;
    display: block;
    margin-bottom: 4px;
    color: #606266;
  }
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.map {
  flex: 1;
  border-radius: 8px;
  overflow: hidden;
  min-height: 300px;
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}

.result-area {
  height: 150px;
  display: flex;
  flex-direction: column;
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  font-size: 14px;
  font-weight: 600;
  margin-bottom: 4px;
  color: #303133;
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.code {
  flex: 1;
  overflow: auto;
  background: rgba(60,60,60,0.8);
  color: #fff;
  border-radius: 8px;
  padding: 8px;
  font-size: 12px;
  margin: 0;
  line-height: 1.4;
}
</style>

2. 核心代码深度解析

（1）Turf.js 核心 API 详解（数据处理重点）
API 作用 关键参数说明
bboxClip(feature, bbox) 按边界框裁剪要素 - feature：线 / 面 / 多线 / 多面要素；- bbox：边界框数组 [minX, minY, maxX, maxY]；- 返回裁剪后的要素（超出部分被移除）
union(featureCollection) 合并多面要素 - featureCollection：包含多个面要素的集合；- 返回合并后的单一 / 多面要素；- 仅支持面要素，需至少 2 个有效面
simplify(feature, options) 简化几何要素 - feature：线 / 面 / 多线 / 多面要素；- options.tolerance：简化精度（单位：度，值越大简化越明显）；- options.highQuality：是否高精度简化（默认 false，低精度性能更高）
featureCollection(features) 创建要素集合 - features：要素数组；- 返回标准 GeoJSON FeatureCollection 对象
（2）核心逻辑拆解

  1. 要素裁剪核心：

    • 边界框校验：确保minX < maxX且minY < maxY，避免无效裁剪；
    • 批量处理：支持 FeatureCollection（遍历每个要素裁剪）和单个 Feature（直接裁剪）；
    • 可视化预览：通过红色虚线矩形实时展示裁剪框，裁剪结果以绿色渲染，直观对比原始要素（蓝色）。

  2. 多面合并核心：

    • 前置校验：通过canUnion计算属性判断是否满足 "至少 2 个有效面要素" 条件；
    • 容错处理：捕获合并异常（如要素无重叠 / 格式错误），给出友好提示；
    • 场景适配：适用于 "行政区划合并""地理围栏合并" 等需要将多个面整合为一个的场景。

  3. 几何简化核心：

    • 精度控制：通过滑块调节simplifyTolerance（0.001~0.1 度），值越大要素节点越少、形状越简单；
    • 数据保护：深拷贝原始数据后再简化，避免修改输入数据；
    • 性能优化：默认使用highQuality: false（低精度模式），在保证视觉效果的同时提升处理速度。

  4. 可视化优化：

    • 图层区分：原始要素（蓝色）、处理结果（绿色）、裁剪框（红色虚线），色彩区分清晰；
    • 视野自适应：每次更新数据后自动适配地图视野，确保要素完整显示；
    • GeoJSON 预览：格式化展示处理结果的 GeoJSON，便于调试和数据导出。
（3）关键注意事项

  1. 数据类型限制：

    • bboxClip仅支持线 / 面 / 多线 / 多面要素，不支持点要素；
    • union仅支持面要素，线 / 点要素无法合并；
    • simplify支持线 / 面要素，简化点要素无意义（会直接返回原要素）。

  2. 简化精度单位 ：tolerance单位为 "度"，1 度约等于 111 公里（赤道），因此 0.01 度约等于 1.11 公里，可根据场景调整：

    • 小范围数据（如城市）：使用 0.001~0.01 度；
    • 大范围数据（如省份 / 国家）：使用 0.01~0.1 度。

  3. 性能考量：

    • 处理大规模 FeatureCollection 时，建议分批处理，避免页面卡顿；
    • 高精度简化（highQuality: true）适合小要素，大规模数据建议使用低精度模式。

四、功能效果演示

1. 操作流程

  1. 数据加载：

    • 点击 "加载示例线"/"加载示例面"/"加载多面集合"，地图上显示蓝色原始要素；
    • 点击 "清空" 可重置所有数据。

  2. 要素裁剪：

    • 调整裁剪框参数（MinX/MinY/MaxX/MaxY），地图上实时显示红色虚线裁剪框；
    • 点击 "执行裁剪"，地图上显示绿色裁剪结果，下方 GeoJSON 预览区展示裁剪后的要素数据。

  3. 多面合并：

    • 加载 "多面集合"（至少 2 个面要素）；
    • 点击 "执行合并"，地图上显示绿色合并结果（两个面整合为一个）。

  4. 几何简化：

    • 加载任意线 / 面要素；
    • 拖动滑块调整简化精度（Tolerance），点击 "执行简化"，地图上显示绿色简化结果（节点减少，形状更简洁）。

2. 示例场景输出

  • 要素裁剪 ：加载示例线（[[118,30],[119,31],[120,30],[121,31],[122,30]]），裁剪框[119,29,121,31]→ 结果：仅保留[119,31],[120,30],[121,31]段线。
  • 多面合并：加载多面集合（两个相邻面）→ 结果：合并为一个包含两个区域的 MultiPolygon。
  • 几何简化：加载示例面，简化精度 0.05→ 结果：面要素节点数减少约 50%，形状基本保持不变但数据量更小。

五、代码仓库地址

完整代码已上传至 Gitee，可直接克隆运行：https://gitee.com/tang-yunyan-syp/turfjs-vue3-demo.git

六、专栏地址

本文已同步至 CSDN 专栏，可查看更多 Turf.js 实战内容：https://blog.csdn.net/m0_72065108/article/details/155226062?spm=1001.2014.3001.5501

七、实战拓展方向

  1. 自定义数据导入：支持上传 GeoJSON 文件加载数据，替代固定示例数据。
  2. 更多裁剪方式 ：扩展clip API（按要素裁剪，而非边界框），支持 "用面裁剪线 / 面"。
  3. 简化结果对比：添加 "节点数统计"，展示简化前后的节点数量，量化简化效果。
  4. 数据导出：支持下载处理后的 GeoJSON 结果，便于后续使用。
  5. 批量处理：支持导入多个 GeoJSON 文件，批量执行裁剪 / 合并 / 简化操作。
  6. 撤销 / 重做：添加操作历史记录，支持撤销上一步处理结果。

八、常见问题排查

  1. 裁剪结果为空：

    • 原因：要素完全在裁剪框外，或裁剪框参数无效；
    • 解决方案：调整裁剪框参数，确保与要素有重叠，或检查参数是否满足minX < maxX。

  2. 合并操作禁用：

    • 原因：输入数据不是 FeatureCollection，或有效面要素不足 2 个；
    • 解决方案：加载 "多面集合" 示例，或确保上传的 GeoJSON 包含至少 2 个面要素。

  3. 简化效果不明显：

    • 原因：简化精度（Tolerance）值太小；
    • 解决方案：增大 Tolerance 值（如调整到 0.05），或使用高精度简化模式（highQuality: true）。

  4. 地图要素显示偏移：

    • 原因：国内底图（高德 / 百度）使用 GCJ-02 坐标系，而示例数据为 WGS84 坐标系；
    • 解决方案：集成坐标转换库（如coordtransform），将 WGS84 坐标转换为 GCJ-02 后再渲染。
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