几何操作

本页面介绍 Turf.js 中操作和分析几何形状的主要地理空间操作。这些操作通过数学算法将输入几何体转换为新的几何形式，包括缓冲区创建、裁剪、凸包生成和网格创建。

对于空间关系函数（intersects、contains、within），请参见 布尔操作。对于线专用操作，请参见 线操作。对于测量和坐标转换，请参见 测量与变换。

操作分类

Turf 的几何操作按照功能分类组织，每个分类服务于特定的空间分析需求：

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核心依赖和架构

几何操作依赖于 Turf 内部模块和外部计算几何库：

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缓冲区操作

@turf/buffer 模块使用测地投影和 Java Topology Suite (JSTS) 算法在输入几何体周围创建缓冲区。

缓冲区算法实现

缓冲区操作使用复杂的坐标投影方法来处理地球曲率：

Component	Purpose	Implementation
defineProjection()	Creates azimuthal equidistant projection	Uses d3-geo.geoAzimuthalEquidistant() centered on feature
projectCoords()	Converts to planar coordinates	Recursively projects coordinate arrays
BufferOp.bufferOp()	Performs geometric buffer	JSTS library operation in projected space
unprojectCoords()	Converts back to geographic	Inverse projection to WGS84 coordinates

主 buffer() 函数通过递归处理处理多种几何类型：

• FeatureCollection：通过 featureEach() 处理每个 feature
• GeometryCollection：通过 geomEach() 递归处理几何体
• 单个 Feature：通过 bufferFeature() 直接处理

支持负缓冲区值用于"侵蚀"操作，但过大的负值可能导致无效几何体。

多边形裁剪操作

并集、交集和差集操作使用 polyclip-ts 库实现稳健的多边形裁剪算法。

裁剪操作矩阵

操作	模块	输入	输出	算法
Union	@turf/union	两个或多个多边形	单个合并后的多边形	Greiner-Hormann 裁剪
Intersect	@turf/intersect	两个多边形	共享区域多边形	Sutherland-Hodgman 裁剪
Difference	@turf/difference	基础多边形和裁剪多边形	剩余区域多边形	布尔差集操作

这三个操作都遵循类似的模式：

1. 通过 @turf/invariant 进行输入验证
2. 通过 @turf/meta 提取坐标
3. 通过 polyclip-ts 执行算法
4. 使用 @turf/helpers 打包结果

凸包生成

凸包操作使用不同的算法在点集周围创建边界多边形，用于凸包和凹包。

凸包算法比较

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@turf/convex 模块使用 concaveman 库同时生成凸包和凹包，而 @turf/concave 提供额外的凹包专用功能和拓扑分析。

网格生成系统

网格生成在边界框内创建规则镶嵌用于空间分析和可视化。

网格类型规格

网格类型	模块	形状	镶嵌模式
Hexagonal	@turf/hex-grid	正六边形	蜂窝模式
Square	@turf/square-grid	矩形/正方形	笛卡尔网格
Triangular	@turf/triangle-grid	等边三角形	三角形格子
Point	@turf/point-grid	点	规则点数组

所有网格生成器共享通用参数：

• bbox：[minX, minY, maxX, maxY] 边界框
• cellSide：指定单位的单元大小
• units：@turf/helpers 中的距离单位
• mask：用于裁剪结果的可选多边形

@turf/square-grid 委托给 @turf/rectangle-grid 实现，而六边形和三角形网格实现自定义镶嵌算法。

等高线生成

等高线操作使用 marching squares 算法从网格数据生成等值线和等值带。

等高线处理流水线

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@turf/isolines 和 @turf/isobands 都使用 marchingsquares 库进行等高线提取，但输出几何体不同：

• 等值线：生成表示等高线的 LineString features
• 等值带：生成表示填充等高带的 Polygon features

形状分析操作

形状分析函数计算几何属性并派生输入 features 的简化表示。

分析函数分类

类别	函数	目的
中心计算	center(), centroid(), centerOfMass()	查找代表点
形状简化	simplify(), envelope()	降低复杂度
坐标操作	flip(), explode(), combine()	转换坐标结构
空间聚合	collect(), tag()	基于空间关系组合 features

@turf/simplify 模块实现 Ramer-Douglas-Peucker 算法用于线简化，而 @turf/envelope 使用 @turf/bbox-polygon 创建最小边界矩形。

性能考虑

几何操作具有不同的计算复杂度和内存需求：

算法复杂度

操作类型	典型复杂度	内存使用	优化策略
缓冲区	O(n × steps)	高（投影）	减少 steps 参数
多边形裁剪	O(n × m)	中等	按边界预筛选
凸包生成	O(n log n)	低	空间索引
网格生成	O(cells)	中等	流式处理
等高线生成	O(grid²)	高	基于瓦片的处理

大数据集应使用 @turf/meta 迭代函数（featureEach、geomEach）分块处理以有效管理内存使用。