Geotools Error looking up crs identifier 错误原因分析、解决以及自定义坐标系

简介

为了方便查看 shp（shapefile） 文件，不用每次都打开 Arcgis 或者 QGIS 软件，搞了一个在线解析 shp，并且转为 Geojson 格式数据的小工具。

使用了一段时间，都还比较稳定，不过在一次上传 CGCS2000_3_Degree_GK_Zone_39 投影数据的时候，后台解析错误，经过长时间调试（资料比较少，多数都是介绍坐标转换的），终于解决问题，记录一下。

本文主要介绍：Geotools Error looking up crs identifier 错误原因、geotools定义坐标系、解决问题方法。

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Geotools Error looking up crs identifier 错误原因

首先，错误提示为 Geotools Error looking up crs identifier ，提示很明确：即找不到 crs 定义，也就是不认识数据的投影坐标系。

看到错误提示，笔者认为设置坐标系就可以解决问题，于是搜索 Geotools 定义坐标系的方法：最后找到 CRS.decode(“EPSG:4326”);

在 Geotools 中是通过 EPSG 的码来创建投影坐标系对象的，因此需要先获取 EPSG 码。

经过 Coordinate Systems Worldwide 查询可以获得 CGCS2000_3_Degree_GK_Zone_39 的 EPSG 码为 EPSG: 4527 。

当时初步的想法是，定义好投影坐标系之后，将数据转为 Geotools 支持的 EPSG:4326，应该就可以了。

贴上坐标转换工具代码：

public static SimpleFeatureCollection transfer(
            SimpleFeatureCollection featureCollection,
            CoordinateReferenceSystem source,
            CoordinateReferenceSystem target) throws FactoryException, TransformException, IOException {

        boolean lenient = true; // allow for some error due to different datums
        //定义坐标转换
        MathTransform transform = CRS.findMathTransform(source, target, lenient);

        SimpleFeatureIterator features = featureCollection.features();

        DefaultFeatureCollection simpleFeatures = new DefaultFeatureCollection();

        try {
            while (features.hasNext()) {
                SimpleFeature feature = features.next();
                //坐标系转换
                Geometry geometry = (Geometry) feature.getDefaultGeometry();
                Geometry geometry2 = JTS.transform(geometry, transform);
                feature.setDefaultGeometry(geometry2);
                simpleFeatures.add(feature);
            }
        } catch (NoSuchElementException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (MismatchedDimensionException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (TransformException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            features.close();
        }
        return simpleFeatures.collection();
}
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尝试之后并没有解决，依然报错，错误信息也还是一样。

经过 debugger 调试 Geotools 源码，发现是 CRS.lookupIdentifier() 方法抛出的异常，找到相关代码块，排查问题。最后确认是此方法的 throw 异常，如果不支持投影坐标系，就是抛出异常，导致直接跳出，终止执行。

贴上源码：

/**
 * Create a properties map for the provided crs.
 *
 * @param crs CoordinateReferenceSystem or null for default
 * @return properties map naming crs identifier
 * @throws IOException
 */
Map<String, Object> createCRS(CoordinateReferenceSystem crs) throws IOException {
  Map<String, Object> obj = new LinkedHashMap<String, Object>();
  obj.put("type", "name");
  Map<String, Object> props = new LinkedHashMap<String, Object>();
  if (crs == null) {
    props.put("name", "EPSG:4326");
  } else {
    try {
      String identifier = CRS.lookupIdentifier(crs, true);
      props.put("name", identifier);
    } catch (FactoryException e) {
      throw (IOException) new IOException("Error looking up crs identifier").initCause(e);
    }
  }
  obj.put("properties", props);
  return obj;
}
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按理说，Geotools 不认识的投影坐标，直接跳出，也没什么问题，属于方法的正统操作。

后来，在调试过程发现，EPSG: 4527 的数据已经转换为 EPSG: 4326，手动叠加到地图上，位置也是正确的。

这里基本就确定了，Geotools 是可以识别 EPSG: 4527 投影坐标系的，而且数据转换也是成功的，只是在转换过程中 CRS.lookupIdentifier() 出了问题，导致抛出异常，使方法不生效。

初步认为是 Geotools 源码的问题，由于没有克隆 Geotools 源码，就不在源码层面解决这个问题了。

解决方法

笔者的处理方式是，转换坐标之后，手动拼接 Geojson数据（主要是 FeatureCollection）。其中，坐标转换过程中，源数据的投影坐标系，读取数据会自动识别，统一转为 EPSG: 4326。

Geojson 数据中返回的 crs，不能直接通过数据获取，可以通过 CRS.lookupIdentifier() 方法获取，但是源码的方法遇到未知投影坐标会出现问题，本文通过重写 CRS.lookupIdentifier() 方法来解决问题，获取 crs 之后，存入 Geojson 对象中即可。

核心代码：

1. shp 获取 Feature，转为 json 字符串数组

//获取图形数组
SimpleFeatureCollection result = featureSource.getFeatures();

// 源数据投影坐标系
CoordinateReferenceSystem crs = shpDataStore.getSchema().getCoordinateReferenceSystem();

// EPSG:4326 
CoordinateReferenceSystem worldCRS = DefaultGeographicCRS.WGS84;

//定义坐标转换
MathTransform transform = CRS.findMathTransform(crs, worldCRS, true);

// 获取图形要素
SimpleFeatureIterator features = result.features();

// 定义图形要素容器，存放转换后图形要素数据
DefaultFeatureCollection simpleFeatures = new DefaultFeatureCollection();

// 存放 geojson 数据
JSONArray jsonArray = new JSONArray();
try {
    while (features.hasNext()) {
    
        SimpleFeature feature = features.next();
        // 源几何数据
        Geometry geometry = (Geometry) feature.getDefaultGeometry();
        // 转换后几何数据
        Geometry geometry2 = JTS.transform(geometry, transform);
        // 图形要素设置几何数据
        feature.setDefaultGeometry(geometry2);

        //将feature转为geojson
        StringWriter writer = new StringWriter();
        // 创建 FeatureJSON 对象，注意参数：精度 8 位小数
        FeatureJSON json = new FeatureJSON(new GeometryJSON(8));

        json.writeFeature(feature, writer);

		// 保存 geojson 数组
        jsonArray.add(JSON.parse(writer.toString()));

        simpleFeatures.add(feature);
    }

} catch (NoSuchElementException e) {
    e.printStackTrace();
} catch (MismatchedDimensionException e) {
    e.printStackTrace();
} catch (TransformException e) {
    e.printStackTrace();
} finally {
    features.close();
}
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2. 拼接最终 Geojson 数据

// 图形要素数组
// json 字符数组
public Map writeFeatureCollection(FeatureCollection features, JSONArray featuresJson) throws IOException {

    LinkedHashMap<String, Object> obj = new LinkedHashMap();
    
    // 设置 geojson 类型
    obj.put("type", "FeatureCollection");
    
    if (features.getSchema().getGeometryDescriptor() != null) {
        ReferencedEnvelope bounds = features.getBounds();
        // 获取数据投影坐标系
        CoordinateReferenceSystem crs = bounds != null ? bounds.getCoordinateReferenceSystem() : null;
        if (bounds != null) {
            // 设置数据四至范围
            obj.put("bbox", Arrays.asList(bounds.getMinX(), bounds.getMinY(), bounds.getMaxX(), bounds.getMaxY()));
        }

        if (crs != null) {
            // 设置 geojson 数据投影坐标系（方法在文章后边）
            obj.put("crs", createCRS(crs));
        }
    }

    // 设置图形要素 json 字符串数组
    obj.put("features", featuresJson);

    return obj;
}
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Geotools 定义坐标系

创建 CRS 投影坐标系对象， 注意：如果是 Geotools 不认识的投影坐标系，CRS.lookupIdentifier() 的第一个参数必须设置为 (Citations.EPSG) ！！！ 不设置的话，方法会抛出异常，导致定义坐标系失败。

当然也可以选择不抛出，直接不做任何操作，但是建议还是沿用 Geotools 的做法，设置第一个参数： Citations.EPSG。

对于 Geotools 认识的投影坐标系，可以直接：

CoordinateReferenceSystem crs = CRS.decode("EPSG:4326"); 
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对于其他不认识的标准投影坐标系，可以：

    /**
     * Create a properties map for the provided crs.
     *
     * @param crs CoordinateReferenceSystem or null for default
     * @return properties map naming crs identifier
     */
    Map<String, Object> createCRS(CoordinateReferenceSystem crs) throws IOException {
    
        Map<String, Object> obj = new LinkedHashMap<>();
        obj.put("type", "name");

        Map<String, Object> props = new LinkedHashMap<>();
        if (crs == null) {
            props.put("name", "EPSG:4326");
        } else {
            try {
                // 获取 EPSG 码
                String code = crs.getCoordinateSystem().getName().getCode();
                // 如果不设置第一个参数，会抛出异常
                // String identifier = CRS.lookupIdentifier(crs, true);
                // 注意，这里的方法需要设置第一个参数,设置为标准投影坐标系
                String identifier = CRS.lookupIdentifier(Citations.EPSG, crs, true);
                props.put("name", StringUtils.isNotEmpty(identifier) ? identifier : EPSGChina.defaultEPSG8.get(code));
            } catch (FactoryException e) {
                throw (IOException) new IOException("Error looking up crs identifier").initCause(e);
            }
        }
        obj.put("properties", props);
        return obj;
    }
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参考博客：

GeoTools入门（五）-- CRS操作
org.geotools.referencing.CRS.lookupIdentifier()方法的使用及代码示例
geotools 官网 CRS