GeoTools 实战（二）：空间数据格式转换全解析——Shp ↔ GeoJSON ↔ WKT（GeoTools 29.3 + JTS 1.19.0 实战版）

一、前言

在 GIS 开发中，空间数据格式转换是最常见的需求之一。不同系统、不同场景对数据格式的要求各不相同：

• WebGIS 前端渲染：通常使用 WKT或GeoJSON
• 永久化存储 / 专业 GIS 软件：数据库一般是Postgis或者是mysql spatial，文件一般是Shapefile，gdb
• 接口传输 / 日志 / SQL 存储：WKT 是最简洁的文本交换格式，数据库存储一般是使用WKT字符串或者是Geometry

本文将使用GeoTools 29.3 + JTS 1.19.0，从工程实战视角讲解四种核心格式转换场景，并重点分析其中的坑位与解决方案。

二、环境准备

Maven 依赖

<dependency><groupId>org.geotools</groupId><artifactId>gt-shapefile</artifactId><version>29.3</version></dependency><dependency><groupId>org.geotools</groupId><artifactId>gt-geojson</artifactId><version>29.3</version></dependency><dependency><groupId>org.geotools</groupId><artifactId>gt-epsg-hsql</artifactId><version>29.3</version></dependency><dependency><groupId>org.locationtech.jts</groupId><artifactId>jts-core</artifactId><version>1.19.0</version></dependency>

三、核心能力总览

四、Shp → GeoJSON

这是最常见的转换场景，将 Shapefile 转换为 GeoJSON，便于 WebGIS 前端渲染。

核心步骤

1. DataStoreFinder读取 Shapefile
2. 获取FeatureCollection
3. FeatureJSON写出为 GeoJSON 格式

关键代码

privatestaticvoidshpToGeoJSON(StringshpPath,StringgeojsonPath)throwsException{Map<String,Serializable>params=newHashMap<>();params.put("url",newFile(shpPath).toURI().toURL());params.put("charset",StandardCharsets.UTF_8.name());DataStorestore=null;try{store=DataStoreFinder.getDataStore(params);StringtypeName=store.getTypeNames()[0];FeatureCollection<?,?>collection=store.getFeatureSource(typeName).getFeatures();try(FileOutputStreamfos=newFileOutputStream(geojsonPath);BufferedOutputStreambos=newBufferedOutputStream(fos)){FeatureJSONfjson=newFeatureJSON(newGeometryJSON(7));fjson.writeFeatureCollection(collection,bos);}}finally{if(store!=null)store.dispose();}}

注意事项

• GeometryJSON(7)中的7表示小数保留 7 位精度，可根据需求调整
• DataStore在 GeoTools 29.x 中不再实现AutoCloseable，必须手动dispose()

五、GeoJSON → Shapefile（重点）

这是本文最重要的一个章节，也是坑最多的场景。

坑位一：Schema 写死导致属性丢失

初期写法中，Schema 被“写死”为固定的三个字段：the_geom/name/value。这导致 GeoJSON 中的原始属性字段全部丢失。

正确做法：动态读取 GeoJSON 的 Schema，继承其属性字段结构。

坑位二：未显式绑定 CRS 导致 QGIS 无法渲染

如果不显式设置 CRS，生成的 Shapefile 可能缺失.prj文件或 CRS 不正确，QGIS 会提示 “要素不含几何图形”。

解决方案：显式调用tb.setCRS(CRS.decode("EPSG:4326"))。

坑位三：3D 坐标导致写入异常

部分 GeoJSON 数据含有 Z 坐标，而 Shapefile 不支持 3D 几何。必须强制降维为 2D。

解决方案：使用CoordinateSequenceFilter删除 Z 坐标。

完整代码

// ==================== GeoJSON → Shp ===================privatestaticvoidgeojsonToShp(StringgeojsonPath,StringshpPath)throwsException{try(InputStreamin=newFileInputStream(geojsonPath)){FeatureJSONfjson=newFeatureJSON(newGeometryJSON());FeatureCollection<?,?>collection=fjson.readFeatureCollection(in);Map<String,Serializable>params=newHashMap<>();params.put(ShapefileDataStoreFactory.URLP.key,newFile(shpPath).toURI().toURL());params.put(ShapefileDataStoreFactory.CREATE_SPATIAL_INDEX.key,true);ShapefileDataStoreds=null;try{ShapefileDataStoreFactoryfactory=newShapefileDataStoreFactory();ds=(ShapefileDataStore)factory.createNewDataStore(params);ds.setCharset(StandardCharsets.UTF_8);// 取第一个要素，推断几何类型 + 原始属性结构SimpleFeaturefirstFeature=null;try(FeatureIterator<?>it=collection.features()){if(it.hasNext()){firstFeature=(SimpleFeature)it.next();}}if(firstFeature==null){thrownewRuntimeException("GeoJSON 中没有任何要素");}GeometryfirstGeom=(Geometry)firstFeature.getDefaultGeometry();Class<?>geomType=firstGeom.getClass();// Shapefile 只支持 2D，强制降维if(geomType.getSimpleName().contains("3D")||firstGeom.getCoordinate().getZ()!=Double.NaN){if(firstGeominstanceofPoint){geomType=Point.class;}elseif(firstGeominstanceofLineString){geomType=LineString.class;}elseif(firstGeominstanceofPolygon){geomType=Polygon.class;}}// 动态构建 Schema（继承 GeoJSON 的字段）SimpleFeatureTypeBuildertb=newSimpleFeatureTypeBuilder();tb.setName("layer");tb.setCRS(org.geotools.referencing.CRS.decode("EPSG:4326"));tb.add("the_geom",geomType);// 继承 GeoJSON 中的非几何属性字段SimpleFeatureTypeoriginalSchema=(SimpleFeatureType)collection.getSchema();for(inti=0;i<originalSchema.getAttributeCount();i++){org.opengis.feature.type.AttributeDescriptorad=originalSchema.getDescriptor(i);if(adinstanceoforg.opengis.feature.type.GeometryDescriptor){continue;// 跳过几何字段}StringattrName=ad.getLocalName();Class<?>attrType=ad.getType().getBinding();tb.add(attrName,attrType);}ds.createSchema(tb.buildFeatureType());// 写入要素（按字段名拷贝）try(FeatureWriter<SimpleFeatureType,SimpleFeature>writer=ds.getFeatureWriterAppend(ds.getTypeNames()[0],Transaction.AUTO_COMMIT)){try(FeatureIterator<?>it=collection.features()){while(it.hasNext()){SimpleFeaturefrom=(SimpleFeature)it.next();SimpleFeatureto=writer.next();// 写入几何（强制 2D）Geometryg=to2D((Geometry)from.getDefaultGeometry());to.setAttribute("the_geom",g);// 按字段名拷贝属性（不再写死 name/value）for(inti=0;i<originalSchema.getAttributeCount();i++){org.opengis.feature.type.AttributeDescriptorad=originalSchema.getDescriptor(i);if(adinstanceoforg.opengis.feature.type.GeometryDescriptor){continue;}StringattrName=ad.getLocalName();to.setAttribute(attrName,from.getAttribute(attrName));}writer.write();}}}}finally{if(ds!=null){ds.dispose();}}}System.out.println(" GeoJSON → Shp 完成");}

2D 降维工具方法

privatestaticGeometryto2D(Geometrygeom){if(geom==null)returnnull;geom=geom.copy();geom.apply(newCoordinateSequenceFilter(){@Overridepublicvoidfilter(CoordinateSequenceseq,inti){// 强制丢弃 Z / Mseq.setOrdinate(i,CoordinateSequence.X,seq.getX(i));seq.setOrdinate(i,CoordinateSequence.Y,seq.getY(i));}@OverridepublicbooleanisDone(){returnfalse;}@OverridepublicbooleanisGeometryChanged(){returntrue;}});returngeom;}

六、Geometry 与 WKT 互转

WKT（Well-Known Text）是 OGC 标准定义的空间对象文本表示格式，常用于接口传输、日志记录和 SQL 存储。

Geometry → WKT

privatestaticvoidgeometryToWKT(){Pointpoint=GF.createPoint(newCoordinate(116.407,39.904));WKTWriterwriter=newWKTWriter();System.out.println(" Geometry → WKT:");System.out.println(writer.write(point));}

WKT → Geometry

privatestaticvoidwktToGeometry()throwsException{WKTReaderreader=newWKTReader(GF);Geometrygeom=reader.read("POINT (116.415 39.912)");System.out.println(" WKT → Geometry:");System.out.println(geom.getClass().getSimpleName()+" : "+geom);}

七、Shapefile → WKT 批量导出

将 Shapefile 中的每个要素的几何对象逐个转换为 WKT 格式，便于人工审查或接口传输。

privatestaticvoidshpToWKT(StringshpPath,StringwktPath)throwsException{Map<String,Serializable>params=newHashMap<>();params.put("url",newFile(shpPath).toURI().toURL());params.put("charset",StandardCharsets.UTF_8.name());DataStorestore=null;try(PrintWriterpw=newPrintWriter(newOutputStreamWriter(newFileOutputStream(wktPath),StandardCharsets.UTF_8))){store=DataStoreFinder.getDataStore(params);StringtypeName=store.getTypeNames()[0];FeatureCollection<?,?>collection=store.getFeatureSource(typeName).getFeatures();WKTWriterwktWriter=newWKTWriter();try(FeatureIterator<?>it=collection.features()){intidx=0;while(it.hasNext()){SimpleFeaturef=(SimpleFeature)it.next();Geometrygeom=(Geometry)f.getDefaultGeometry();pw.println("# Feature "+idx++);pw.println(wktWriter.write(geom));}}}finally{if(store!=null)store.dispose();}System.out.println(" Shp → WKT 完成");}

八、完整可运行代码汇总

以下是本文所有转换功能的完整汇总，可直接复制到 IDE 运行。

importorg.geotools.data.DataStore;importorg.geotools.data.DataStoreFinder;importorg.geotools.data.FeatureWriter;importorg.geotools.data.Transaction;importorg.geotools.data.shapefile.ShapefileDataStore;importorg.geotools.data.shapefile.ShapefileDataStoreFactory;importorg.geotools.feature.FeatureCollection;importorg.geotools.feature.FeatureIterator;importorg.geotools.feature.simple.SimpleFeatureTypeBuilder;importorg.geotools.geojson.feature.FeatureJSON;importorg.geotools.geojson.geom.GeometryJSON;importorg.locationtech.jts.geom.*;importorg.locationtech.jts.io.WKTReader;importorg.locationtech.jts.io.WKTWriter;importorg.opengis.feature.simple.SimpleFeature;importorg.opengis.feature.simple.SimpleFeatureType;importjava.io.*;importjava.nio.charset.StandardCharsets;importjava.util.HashMap;importjava.util.Map;publicclassGeoToolsFormatConvertDemo{// 全局 GeometryFactory（线程安全，推荐）privatestaticfinalGeometryFactoryGF=newGeometryFactory();publicstaticvoidmain(String[]args)throwsException{StringinputShp="your.shp";// 替换成你自己的shp路径shpToGeoJSON(inputShp,"output.geojson");geojsonToShp("output.geojson","output_from_geojson.shp");geometryToWKT();wktToGeometry();shpToWKT(inputShp,"output.wkt");}// geojsonToShp / shpToGeoJSON / geometryToWKT /// wktToGeometry / shpToWKT / to2D ...// 方法实现请参见前文}

运行结果

在QGIS中打开output.geojson和shp，结果如下

九、常见坑位与注意事项

十、工程实践建议

1. 数据导入时动态推断几何类型，避免写死
2. 始终显式绑定 CRS，确保生成的文件可被 QGIS / ArcGIS 正常识别
3. GeoJSON → Shapefile 时动态继承原始属性字段，不要硬编码字段名
4. 全局复用GeometryFactory实例，避免重复创建
5. 写入 Shapefile 后及时dispose()，释放文件锁
6. 使用GeometryJSON(7)控制精度，平衡文件大小与精度

十一、小结

本文介绍了 GeoTools 中四种核心空间数据格式转换场景：Shapefile ↔ GeoJSON、GeoJSON → Shapefile、Geometry ↔ WKT以及Shapefile → WKT。通过动态 Schema 构建、显式 CRS 绑定和 2D 降维等技术，解决了 GeoJSON 转 Shapefile 过程中最常见的属性丢失和几何缺失问题。