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2010-Single-Sided-Buffers-in-JTS

news 2026/5/12 10:30:54

JTS 中的单侧缓冲区

原文：Single-Sided Buffers in JTS
作者：Martin Davis
日期：2010年11月

概述

单侧缓冲区（Single-Sided Buffer）是 JTS 2010 年版本添加的重要功能。与标准缓冲区在几何图形两侧创建多边形不同，单侧缓冲区只在线的一侧生成缓冲区。

什么是单侧缓冲区？

标准缓冲区

标准缓冲区在几何图形的所有方向上扩展指定的距离，创建一个完全包围原始几何图形的多边形。

      ╭─────────────────╮│                 ││    原始线       ││    ========     ││                 │╰─────────────────╯标准缓冲区

单侧缓冲区

单侧缓冲区只在线的一侧创建多边形：

      ═══════════════════│                 ││   原始线        │╰─────────────────╯单侧缓冲区（右侧）

方向控制

通过缓冲距离的正负号控制缓冲方向：

正值：在线的右侧创建缓冲区
负值：在线的左侧创建缓冲区

import org.locationtech.jts.geom.Geometry;
import org.locationtech.jts.operation.buffer.BufferOp;
import org.locationtech.jts.operation.buffer.BufferParameters;Geometry line = ...;// 创建单侧缓冲区参数
BufferParameters params = new BufferParameters();
params.setSingleSided(true);// 右侧缓冲区（正值）
double rightDistance = 10.0;
Geometry rightBuffer = BufferOp.bufferOp(line, rightDistance, params);// 左侧缓冲区（负值）
double leftDistance = -10.0;
Geometry leftBuffer = BufferOp.bufferOp(line, leftDistance, params);

应用场景

1. 道路缓冲区

在道路一侧创建缓冲区，例如：

人行道规划
停车带
噪音缓冲区

// 道路中心线
Geometry roadCenterline = ...;// 创建道路右侧 3 米的人行道缓冲区
BufferParameters params = new BufferParameters();
params.setSingleSided(true);
Geometry sidewalkArea = BufferOp.bufferOp(roadCenterline, 3.0, params);

2. 海岸线缓冲区

从海岸线向内陆方向创建缓冲区：

海岸侵蚀分析
沿海保护区
洪水风险区域

// 海岸线
Geometry coastline = ...;// 向内陆方向创建 100 米缓冲区
BufferParameters params = new BufferParameters();
params.setSingleSided(true);
Geometry coastalZone = BufferOp.bufferOp(coastline, 100.0, params);

3. 河流管理

在河流一侧创建管理区域：

河岸植被带
开发限制区
生态走廊

缓冲区参数配置

端点样式（End Cap Style）

对于单侧缓冲区，端点样式总是设置为 CAP_FLAT：

BufferParameters params = new BufferParameters();
params.setSingleSided(true);
// 端点样式对单侧缓冲区无效，总是使用 CAP_FLAT

连接样式（Join Style）

连接样式控制线转角处的处理方式：

BufferParameters params = new BufferParameters();
params.setSingleSided(true);// 圆角连接（默认）
params.setJoinStyle(BufferParameters.JOIN_ROUND);// 斜角连接
params.setJoinStyle(BufferParameters.JOIN_MITRE);// 平角连接
params.setJoinStyle(BufferParameters.JOIN_BEVEL);

象限段数（Quadrant Segments）

控制曲线近似的精度：

BufferParameters params = new BufferParameters();
params.setSingleSided(true);// 设置象限段数（默认为 8）
// 数值越大，曲线越平滑
params.setQuadrantSegments(16);

斜接限制（Mitre Limit）

使用斜角连接时控制尖角的最大长度：

BufferParameters params = new BufferParameters();
params.setSingleSided(true);
params.setJoinStyle(BufferParameters.JOIN_MITRE);// 设置斜接限制
params.setMitreLimit(5.0);

代码示例

基本用法

import org.locationtech.jts.geom.*;
import org.locationtech.jts.operation.buffer.*;
import org.locationtech.jts.io.WKTReader;public class SingleSidedBufferExample {public static void main(String[] args) throws Exception {// 创建测试线WKTReader reader = new WKTReader();Geometry line = reader.read("LINESTRING (0 0, 100 0, 100 100)");// 配置单侧缓冲区参数BufferParameters params = new BufferParameters();params.setSingleSided(true);params.setJoinStyle(BufferParameters.JOIN_ROUND);params.setQuadrantSegments(8);// 创建右侧缓冲区double distance = 10.0;Geometry buffer = BufferOp.bufferOp(line, distance, params);System.out.println("原始线: " + line);System.out.println("单侧缓冲区: " + buffer);}
}

双侧不同宽度

// 创建左右宽度不同的缓冲区
public Geometry createAsymmetricBuffer(Geometry line, double leftWidth, double rightWidth) {BufferParameters params = new BufferParameters();params.setSingleSided(true);// 左侧缓冲区Geometry leftBuffer = BufferOp.bufferOp(line, -leftWidth, params);// 右侧缓冲区Geometry rightBuffer = BufferOp.bufferOp(line, rightWidth, params);// 合并两侧缓冲区return leftBuffer.union(rightBuffer);
}

在其他工具中的支持

单侧缓冲区功能也可在以下工具中使用：

QGIS

处理工具箱 → 矢量几何 → 单侧缓冲区

PostGIS

-- PostGIS 中的单侧缓冲区
SELECT ST_Buffer(geom,10,'side=left'
) FROM lines;

Shapely (Python)

from shapely.geometry import LineString
from shapely.ops import single_sided_bufferline = LineString([(0, 0), (100, 0), (100, 100)])# 右侧缓冲区
right_buffer = single_sided_buffer(line, 10, side='right')# 左侧缓冲区
left_buffer = single_sided_buffer(line, 10, side='left')