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GeoTools 作为一个开源的 Java GIS 工具包，提供了处理地理空间数据的能力。其数据模型是构建整个库的基础，要素模型、几何模型、坐标系和参考系统模型更是其核心组成部分。

1. 要素模型

来自OGC文件：99-105r2_The_OpenGIS_Abstract_Specification_Topic_5_Features_Version_4.pdf的描述规范。使用百度翻译如下：

在OGC的文件中有一个九层模型用于描述现实世界到软件世界的映射关系。其中前五层，是从现实世界到项目世界，处理现实世界事实的抽象，而不是在软件中建模。最后四层，从OpenGIS点到OpenGIS特征集，处理数学以及世界的符号模型，并打算在软件中建模。即便如此，这个最后四层的基本模型假设它们是真实世界的对象，并且没有为它们的实现给出任何规范，无论多么抽象。最后一层是OpenGIS特征集语言中指定的现实抽象。

简单理解就是在GIS中，使用Feature表示要素对象，该要素与现实世界相关联，对应一个地理实体对象。并且在Feature对象中，包含几何和属性信息。使用FeatureType定义地理要素的属性和结构，相当于关系数据库中的表字段设计。如下是一个地类属性简单示意图。

2. 几何模型

在GeoTools中，几何模型抽象描述为Geometry，同样遵循 OGC 简单要素规范 (Simple Feature Access)。具体实现为Point、LineString、Polygon、MultiPoint、MultiLineString、MultiPolygon、GeometryCollection

GeoTools 使用 JTS 作为其几何计算引擎，这些几何类型实现了 JTS Topology Suite (JTS) 的接口。

3. 坐标系和参考系统模型

CoordinateReferenceSystem (CRS)为坐标参考系统接口。包括地理坐标系（GeographicCRS）和投影坐标系（ProjectedCRS）在GeoTools中使用EPSG代码定义CRS（如”EPSG:4326″）。

// 指定坐标系统
dataStore.createSchema(featureCollection.getSchema()); // 应用定义好的Schema
dataStore.forceSchemaCRS(CRS.decode("EPSG:4326"));  // 明确CRS

也可以通过SimpleFeatureTypeBuilder方法setCRS定义坐标参考，此处使用默认坐标参考系统DefaultGeographicCRS.WGS84。

// 要素构建起
SimpleFeatureTypeBuilder builder = new SimpleFeatureTypeBuilder();
builder.setName(schema);
builder.setCRS(DefaultGeographicCRS.WGS84); // 坐标系统

4. 数据存储模型

数据存储模型抽象为DataStore接口，该接口提供数据源的连接能力。支持连接Shapefile, PostGIS, WFS等子类数据源并提供空间读写能力。下方示例代码为连接PostGIS空间数据库

// 连接 PostGIS 空间数据库
Map<String, Object> pgParams = new HashMap<>();
pgParams.put(PostgisNGDataStoreFactory.DBTYPE.key, "postgis");
pgParams.put(PostgisNGDataStoreFactory.HOST.key, "localhost");
pgParams.put(PostgisNGDataStoreFactory.PORT.key, "5432");
pgParams.put(PostgisNGDataStoreFactory.DATABASE.key, "geodata");
pgParams.put(PostgisNGDataStoreFactory.USER.key, "postgres");
pgParams.put(PostgisNGDataStoreFactory.PASSWD.key, "123456");
pgParams.put(PostgisNGDataStoreFactory.SCHEMA.key, "public"); // 明确指定schema
pgParams.put(PostgisNGDataStoreFactory.EXPOSE_PK.key, true);  // 暴露主键

DataStore pgDataStore = DataStoreFinder.getDataStore(pgParams);

对于数据存储模型对象，提供了FeatureSource方法用来访问存储数据，以及使用继承自FeatureSource 的FeatureStore实现读写访问。

// 获取要素源
SimpleFeatureSource featureSource = dataStore.getFeatureSource(typeName);

// 获取要素集合
SimpleFeatureCollection featureCollection = featureSource.getFeatures();

5. 样式模型

Style对象定义了如何渲染要素，Symbolizer对象指定符号化的方式。其中Symbolizer包括点符号化、线符号化、面符号化等方式（PointSymbolizer, LineSymbolizer, PolygonSymbolizer），并且遵循SLD (Styled Layer Descriptor) 规范

6. 要素过滤模型

在GeoTools中使用过滤器和表达式 （Filter & Expression）可以方便实现属性和空间查询。Filter过滤器用于查询和选择要素，包括空间和非空间过滤器；Expression用于计算属性值。

使用CQL创建属性过滤器

// 创建数据过滤器
Filter filter = CQL.toFilter("admin = 'China'");
// 属性查询
SimpleFeatureCollection collection = featureSource.getFeatures(filter);

使用FilterFactory创建空间过滤器

// 创建数据过滤器
FilterFactory factory = CommonFactoryFinder.getFilterFactory(null);
// 获取几何属性字段名称
String geometryPropertyName = featureSource.getSchema().getGeometryDescriptor().getLocalName();
// 空间过滤器
Filter filter = null;
switch (queryType.toLowerCase()) {
    // 相交
    case "intersects":
        filter = factory.intersects(factory.property(geometryPropertyName),factory.literal(geometry));
        break;
    // 包含
    case "contains":
        filter = factory.contains(factory.property(geometryPropertyName),factory.literal(geometry));
        break;
    // 相离
    case "disjoint":
        filter = factory.disjoint(factory.property(geometryPropertyName),factory.literal(geometry));
        break;
}
// 空间查询
SimpleFeatureCollection collection = featureSource.getFeatures(filter);

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