WKT是什么

WKT（Well-Known Text）是一种用于以文本形式表示GIS Geometry的标准格式。

它可以使用简单的文本描述：

Point
LineString
Polygon
MultiPoint
MultiLineString
MultiPolygon
GeometryCollection

例如一个点：

POINT (116.397 39.908)

其中：

POINT
    ↓
Geometry类型

116.397
    ↓
X坐标

39.908
    ↓
Y坐标

简单来说：

WKT就是用文本描述Geometry的一种方式。

WKT有什么用

WKT主要用于：

GIS数据交换
Geometry调试
空间数据库查询
GIS程序开发
空间数据测试
Geometry序列化
坐标和空间形状表达

例如在开发GIS工具时，可以输入：

POINT (116.397 39.908)

然后解析为：

Geometry
├── type = Point
├── x = 116.397
└── y = 39.908

WKT的基本结构

WKT通常由：

Geometry Type
+
Coordinates

组成。

例如：

POINT (116.397 39.908)

结构：

POINT
  ↓
Geometry Type

116.397 39.908
  ↓
Coordinates

对于复杂Geometry，则会出现更多坐标以及嵌套括号。

例如：

POLYGON ((
  0 0,
  10 0,
  10 10,
  0 10,
  0 0
))

Point

Point表示一个点。

基本语法：

POINT (X Y)

例如：

POINT (116.397 39.908)

通常可以理解为：

X = 116.397
Y = 39.908

在经纬度坐标系中，如果使用EPSG:4326：

X = 经度
Y = 纬度

例如：

POINT (116.397 39.908)

可以理解为：

经度 = 116.397
纬度 = 39.908

空Point

WKT还可以表示空Geometry。

例如：

POINT EMPTY

表示：

Point
    ↓
没有坐标

这在数据处理和数据库中比较有用。

MultiPoint

MultiPoint表示多个点。

例如：

MULTIPOINT (
  (116.397 39.908),
  (116.405 39.915),
  (116.412 39.920)
)

结构：

MULTIPOINT
├── Point
├── Point
└── Point

MultiPoint常用于：

多个采样点
多个监测点
一组设施
空间事件

LineString

LineString表示一条线。

语法：

LINESTRING (
  X1 Y1,
  X2 Y2,
  X3 Y3
)

例如：

LINESTRING (
  116.397 39.908,
  116.405 39.915,
  116.412 39.920
)

结构：

Point
  ↓
Point
  ↓
Point

多个坐标按照顺序连接，就形成一条LineString。

LineString常用于：

道路
河流
铁路
管线
GPS轨迹

LineString的特点

LineString中的坐标具有顺序。

例如：

A → B → C → D

与：

D → C → B → A

方向不同。

因此LineString不仅表示一组坐标，还表示这些坐标之间的连接关系和顺序。

空LineString

可以使用：

LINESTRING EMPTY

表示一个空的LineString。

Polygon

Polygon用于表示一个区域。

基本语法：

POLYGON ((
  X1 Y1,
  X2 Y2,
  X3 Y3,
  X1 Y1
))

例如：

POLYGON ((
  116.390 39.900,
  116.400 39.900,
  116.400 39.910,
  116.390 39.910,
  116.390 39.900
))

结构：

Polygon
    ↓
Exterior Ring
    ↓
多个坐标
    ↓
回到起点

Polygon通常用于：

行政区
地块
建筑物
湖泊
公园
土地利用区域

Polygon为什么有两层括号

这是WKT初学者经常遇到的问题。

例如：

POLYGON ((
  0 0,
  10 0,
  10 10,
  0 10,
  0 0
))

第一层表示Polygon的Ring集合。

第二层表示其中一个Ring。

可以理解为：

POLYGON
└── Ring
    ├── Point
    ├── Point
    ├── Point
    ├── Point
    └── Point

因此Polygon通常至少存在两层括号。

Polygon的闭合

Polygon的Ring需要形成闭合边界。

例如：

最后一个坐标：

0 0

与第一个坐标相同。

因此：

起点
 ↓
多个坐标
 ↓
终点
 ↓
回到起点

形成闭合区域。

Polygon内部空洞

Polygon可以包含内部Ring。

例如：

POLYGON ((
  0 0,
  10 0,
  10 10,
  0 10,
  0 0
),(
  2 2,
  8 2,
  8 8,
  2 8,
  2 2
))

结构：

Polygon
├── Exterior Ring
└── Interior Ring

其中：

Exterior Ring
    ↓
外部边界

Interior Ring
    ↓
内部空洞

MultiLineString

MultiLineString表示多个LineString。

例如：

MULTILINESTRING (
  (
    0 0,
    10 10
  ),
  (
    20 20,
    30 30
  )
)

结构：

MultiLineString
├── LineString
│   ├── Point
│   └── Point
│
└── LineString
    ├── Point
    └── Point

常用于：

多段道路
河流网络
铁路
管线

MultiPolygon

MultiPolygon表示多个Polygon。

例如：

MULTIPOLYGON (
  ((
    0 0,
    10 0,
    10 10,
    0 10,
    0 0
  )),
  ((
    20 20,
    30 20,
    30 30,
    20 30,
    20 20
  ))
)

结构：

MultiPolygon
├── Polygon
│   └── Ring
│
└── Polygon
    └── Ring

常用于：

群岛
多个不连续区域
多个地块
多个行政区域

GeometryCollection

GeometryCollection可以包含不同类型的Geometry。

例如：

GEOMETRYCOLLECTION (
  POINT (10 10),
  LINESTRING (20 20, 30 30),
  POLYGON ((
    40 40,
    50 40,
    50 50,
    40 50,
    40 40
  ))
)

结构：

GeometryCollection
├── Point
├── LineString
└── Polygon

与Multi类型不同：

MultiPoint
    ↓
多个Point

MultiLineString
    ↓
多个LineString

MultiPolygon
    ↓
多个Polygon

GeometryCollection
    ↓
可以混合不同Geometry类型

WKT坐标顺序

WKT通常使用：

X Y

例如：

POINT (116.397 39.908)

而不是：

POINT (39.908 116.397)

如果使用经纬度坐标系：

X = Longitude
Y = Latitude

也就是：

X = 经度
Y = 纬度

因此需要特别注意：

经度在前，纬度在后。

WKT与EPSG:4326

WKT Geometry本身主要描述Geometry和坐标。

例如：

POINT (116.397 39.908)

如果这些坐标使用：

EPSG:4326

通常可以理解为：

经度 = 116.397
纬度 = 39.908

但是单独的传统WKT字符串通常不能完整表达CRS信息。

因此实际系统中需要额外保存：

Geometry
+
CRS

WKT与EPSG:3857

如果Geometry使用：

EPSG:3857

坐标通常是投影坐标：

POINT (12958000 4858000)

此时：

X
Y

并不是直接的：

经度
纬度

而是Web Mercator投影平面上的坐标。

因此：

WKT
+
CRS

才能正确解释Geometry。

WKT中的Z

WKT可以表示三维坐标。

例如：

POINT Z (116.397 39.908 45)

其中：

X = 116.397
Y = 39.908
Z = 45

Z通常可以表示：

高程
建筑高度
三维空间高度

结构：

POINT Z
    ↓
X Y Z

WKT中的M

WKT还可以表示M（Measure）值。

例如：

POINT M (116.397 39.908 100)

这里：

X = 116.397
Y = 39.908
M = 100

M通常用于：

里程
测量值
时间
轨迹距离

WKT中的ZM

Geometry也可以同时包含Z和M。

例如：

POINT ZM (116.397 39.908 45 100)

对应：

X = 116.397
Y = 39.908
Z = 45
M = 100

因此：

2D
X Y

3D
X Y Z

M
X Y M

4D
X Y Z M

WKT的EMPTY

WKT可以表示空Geometry。

例如：

POINT EMPTY

LINESTRING EMPTY

POLYGON EMPTY

MULTIPOINT EMPTY

表示Geometry类型存在，但当前没有实际坐标。

这对于数据库中的空空间数据非常有用。

WKT的大小写

WKT关键字通常不要求严格区分大小写。

例如：

POINT (10 20)

和：

point (10 20)

在支持WKT的解析器中通常可以被识别。

但为了保持规范、统一和可读性，实际开发中通常使用大写：

POINT
LINESTRING
POLYGON
MULTIPOINT
MULTILINESTRING
MULTIPOLYGON

WKT括号结构

WKT最容易出错的地方之一就是括号。

可以通过Geometry类型理解：

Point

POINT (X Y)

LineString

LINESTRING (
  X Y,
  X Y
)

Polygon

POLYGON ((
  X Y,
  X Y,
  X Y,
  X Y
))

MultiPoint

MULTIPOINT (
  (X Y),
  (X Y)
)

MultiLineString

MULTILINESTRING (
  (
    X Y,
    X Y
  ),
  (
    X Y,
    X Y
  )
)

MultiPolygon

MULTIPOLYGON (
  ((
    X Y,
    X Y,
    X Y,
    X Y
  )),
  ((
    X Y,
    X Y,
    X Y,
    X Y
  ))
)

可以看到：

Geometry越复杂，WKT的括号嵌套通常越深。

WKT常见错误

经纬度顺序错误

错误：

POINT (39.908 116.397)

如果数据约定是：

X = 经度
Y = 纬度

那么应该是：

POINT (116.397 39.908)

Polygon没有闭合

例如：

POLYGON ((
  0 0,
  10 0,
  10 10,
  0 10
))

首尾没有闭合。

通常应写成：

POLYGON ((
  0 0,
  10 0,
  10 10,
  0 10,
  0 0
))

括号数量错误

例如：

POLYGON (
  0 0,
  10 0,
  10 10
)

这不是标准的Polygon结构。

Polygon通常需要Ring：

POLYGON ((
  0 0,
  10 0,
  10 10,
  0 10,
  0 0
))

坐标数量错误

例如：

POINT (116.397)

二维Point通常需要：

POINT (116.397 39.908)

WKT有效性

WKT格式正确，不代表Geometry一定有效。

例如：

POLYGON ((
  0 0,
  10 10,
  0 10,
  10 0,
  0 0
))

这个Polygon可能存在自相交问题。

可以理解为：

WKT语法正确
    ↓
Geometry可以被解析

但：

Geometry有效性
    ↓
仍然需要进一步检查

因此需要区分：

Syntax
    ↓
语法是否正确

Validity
    ↓
Geometry是否有效

WKT与Geometry

WKT本身不是Geometry对象。

它是：

Geometry
    ↓
WKT
    ↓
Text

例如：

POINT (116.397 39.908)

经过解析：

WKT
 ↓
Parser
 ↓
Geometry Object

因此GIS程序通常需要WKT解析器。

WKT解析流程

一个典型的WKT解析过程：

WKT
 ↓
Tokenizer
 ↓
Geometry Type
 ↓
Coordinates
 ↓
Geometry Object

例如：

POINT (116.397 39.908)

解析：

POINT
 ↓
Point

116.397
 ↓
X

39.908
 ↓
Y

最终得到：

{
  type: "Point",
  coordinates: [116.397, 39.908]
}

Geometry转WKT

也可以反向操作：

Geometry Object
 ↓
WKT Serializer
 ↓
WKT

例如：

{
  type: "Point",
  coordinates: [116.397, 39.908]
}

转换成：

POINT (116.397 39.908)

因此WKT在GIS程序中经常用于：

Geometry
    ↕
WKT

WKT与WKB

WKT和WKB描述的是相同的Geometry概念。

区别是：

WKT
 ↓
Text

而：

WKB
 ↓
Binary

例如：

Geometry
   │
   ├──→ WKT
   │      └── Text
   │
   └──→ WKB
          └── Binary

对比	WKT	WKB
格式	文本	二进制
可读性	高	低
调试	方便	较困难
数据库	常用	常用
程序处理	适合	非常适合
数据大小	通常较大	通常更紧凑

WKT与GeoJSON

GeoJSON同样可以表示Geometry。

例如WKT：

POINT (116.397 39.908)

GeoJSON：

{
  "type": "Point",
  "coordinates": [116.397, 39.908]
}

两者都表示：

Point
X = 116.397
Y = 39.908

区别主要是表达结构：

WKT
 ↓
专门描述Geometry的文本格式

GeoJSON
 ↓
JSON格式的GIS数据
 ↓
可以包含Geometry + Properties

WKT与Feature

WKT主要表示Geometry。

例如：

POINT (116.397 39.908)

而Feature通常包含：

Feature
├── Geometry
└── Attributes

因此：

WKT
 ↓
Geometry

而：

GeoJSON Feature
 ↓
Geometry + Properties

例如：

{
  "type": "Feature",
  "properties": {
    "name": "北京"
  },
  "geometry": {
    "type": "Point",
    "coordinates": [116.397, 39.908]
  }
}

WKT与Shapefile

Shapefile是一种完整的GIS数据格式。

WKT主要表示单个Geometry。

可以理解为：

WKT
 ↓
Geometry

而：

Shapefile
├── Geometry
├── Attributes
├── Index
└── CRS

因此：

WKT不是Shapefile的替代品，而是Geometry的一种文本表达方式。

WKT与GeoPackage

GeoPackage是一种基于SQLite的空间数据格式。

它可以保存：

多个Layer
+
Geometry
+
Attributes
+
空间索引
+
CRS

而WKT主要用于：

Geometry

所以：

GeoPackage
    ↓
Geometry
    ↓
可以转换为WKT

例如数据库查询时，可以将Geometry转换成WKT进行查看。

WKT与GeoParquet

GeoParquet主要用于现代空间数据分析。

Geometry可以使用二进制方式存储，而WKT更适合：

查看
调试
转换
测试

例如：

GeoParquet
    ↓
Geometry
    ↓
WKT
    ↓
人工检查

WKT的常见应用

GIS数据库

空间数据库中可以使用WKT表示Geometry：

POINT (116.397 39.908)

然后通过空间函数转换成数据库中的Geometry类型。

API数据交换

后端API可以返回：

{
  "geometry": "POINT (116.397 39.908)"
}

前端再进行解析。

GIS开发

开发过程中可以使用WKT快速创建测试Geometry：

POINT (116.397 39.908)

或者：

LINESTRING (0 0, 10 10, 20 0)

Geometry调试

当地图显示异常时，可以先输出WKT：

Geometry
    ↓
WKT
    ↓
检查坐标

非常方便判断：

坐标是否正确
Geometry类型是否正确
Polygon是否闭合
坐标顺序是否正确

WKT数据处理流程

一个典型流程：

WKT
 ↓
解析
 ↓
Geometry
 ↓
空间分析
 ↓
输出
 ├── GeoJSON
 ├── WKB
 ├── Shapefile
 ├── GeoPackage
 └── GeoParquet

例如：

POINT (116.397 39.908)

可以转换成：

GeoJSON

{
  "type": "Point",
  "coordinates": [116.397, 39.908]
}

也可以转换成：

WKB

最终形成二进制Geometry。

WKT知识结构

可以把WKT总结为：

WKT
│
├── Point
│
├── MultiPoint
│
├── LineString
│
├── MultiLineString
│
├── Polygon
│   ├── Exterior Ring
│   └── Interior Ring
│
├── MultiPolygon
│
└── GeometryCollection

坐标维度：

2D
X Y

3D
X Y Z

Measure
X Y M

4D
X Y Z M

GIS格式之间的关系

可以建立这样的关系：

Geometry
    │
    ├──→ WKT
    │      ↓
    │    Text
    │
    └──→ WKB
           ↓
         Binary

完整GIS数据格式：

Geometry
+
Attributes
+
CRS
+
Metadata
    ↓
GIS Data

常见格式：

Shapefile
GeoJSON
GeoPackage
GeoParquet

GIS格式选择

可以简单理解：

Geometry文本表示
    ↓
WKT

Geometry二进制表示
    ↓
WKB

Web GIS数据交换
    ↓
GeoJSON

传统GIS数据
    ↓
Shapefile

本地空间数据库
    ↓
GeoPackage

大规模空间分析
    ↓
GeoParquet

总结

WKT（Well-Known Text）是一种使用文本表示GIS Geometry的格式。

最常见的Geometry包括：

Point
MultiPoint
LineString
MultiLineString
Polygon
MultiPolygon
GeometryCollection

核心结构可以理解为：

Geometry Type
    ↓
Coordinates
    ↓
WKT

例如：

POINT (116.397 39.908)

表示：

Point
X = 116.397
Y = 39.908

可以记住：

WKT是Geometry的文本表示方式，非常适合GIS开发、空间数据库、数据交换、Geometry调试和空间数据测试。

在GIS数据体系中：

Geometry
    │
    ├── WKT
    │   └── 文本表示
    │
    └── WKB
        └── 二进制表示

完整GIS数据
    │
    ├── GeoJSON
    ├── Shapefile
    ├── GeoPackage
    └── GeoParquet

理解WKT之后，可以继续学习WKT解析、WKT转GeoJSON、WKT转WKB、WKT坐标转换以及WKT在空间数据库中的应用。

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