從進入大學稀裏糊塗與GIS結緣已經有六年了，回首這些年與GIS的關係有如戀人，曾經自以爲了解它，GIS原理從本科到研究生學了兩遍，學過的專業課不下十門，ArcGIS從應用到開發，從Engine到Server甚至silverlight、flex等富客戶端API，涉獵也算廣泛了吧。然而，去年接觸了第一個開源GIS的sharpmap忽然發現其實GIS也可以是這樣的。就如某朋友談到女孩子之後，說女孩子啊，當你瞭解到某一個階段，忽然就會發現完全不瞭解她了，當時就是這種感覺。從這之後，一個原來不太願意想的問題出現在眼前，GIS是怎樣建成的？不是二次開發的幾個API，也不是所有GIS原理書本那些只爲了考試背誦的大段文字。從今天起，小菜鳥從NetTopologySuite幾何圖形庫開始來學習建立一個GIS系統是如何建成的。
上帝創世的時候首先創造的天地，天地構造了世界的基礎。那麼什麼是GIS中的天地？小菜鳥覺着是圖形。地圖和對地圖一切的操作其基礎就是一個個圖形。那麼什麼是圖形呢？從傳統認識的是點、線、面、體。但這還不夠具體，好在相比當年上帝相比現在的上帝們已經有了一個使用指南OpenGIS標準，它定義了一系列GIS的規範，其中就包括了GeoAPI——一組GIS的Java接口。NetTopologySuite也不例外，它使用的是GeoAPI的.Net版本中的Geometries圖形定義問題。好吧，那讓我們試着看看上帝該怎麼實現這些東西。
首先具體化的圖形都存在一個問題——座標問題。所以上帝說得有座標，於是便有了座標的接口ICoordinate，包括X，Y，Z座標，這應該是一個座標最基本的東西吧。在此基礎上座標之間還有距離和比較，也就是Distance和Equal(按照需求分爲Equal2D和Equal3D)。有了座標之後我們就有了構建圖形的原子了，那麼原子怎麼構成更大粒度的元素的。定義一個IGeometry接口。好了，定義了圖形的總接口我們可以玩我們想的點（定義IPuntal）、線(定義曲線ICurve,二維線Ilinear)、面(定義IPoliygonal,ISurface)了。爲了區分維度，定義Demension來區分。在此基礎上我們就有了IPoint(具體點)，IPolygon(具體多邊形，包括輪廓和內部島嶼)，ILineString(多線)，ILineRing(帶有方向的多線)等。
定義了單體的圖形到這裏就基本定義完成了， 那麼開始定義其集合IGeomertyCollection，然後對應定義多點(IMutiPoint)，多線(IMutiPoint,IMultiLineString)，多面(IMutiCurve,IMultiSuface)。這就出了一個問題，作爲一個集合性操作，定義一個IGeomertyCollection是不是已經足夠了呢？就圖形本身來看其似乎作用並不大，但就我的理解這類數據結構的作用是當圖形（Geometry）變成了要素(Feature)時候，這時候空間和屬性一一對應，這樣用多點，多線，多面這樣的數據結構就可以方便表示一些同質的圖形。其圖形定義部分基本如下圖所示。
當然，這夠了嗎？這些東西我們可能會從文件中直接讀取，或者創建中有一定的要求，比如閉合、座標不重複。學過設計模式的話，你會想到一個東西，那就是工廠，創建一個GeometryFactory，從此我們的所有對象就是靠Factory創造。還有一個非常重要的結構Envelope，相信學習GIS的朋友不會陌生吧，翻譯過來叫包絡線，說白了，就是所有圖形的一個矩形外框，用處很大了，以後我們會慢慢了解它的魅力。在NetTopologySuite裏面，這些接口基本上做了簡單實現。好了，這樣似乎關於圖形的東西就基本搭出來了，當然這不是圖形的全部，還有一些東西如精度模型，位置關係，關係矩陣以後會陸續出現，還有個別如ordinate縱座標？小程序猿自己也是一知半解，歡迎拍磚，一起學習進步。