第07章 - 空间分析实战

本章通过演示方案 01（01-school-service-area.json）讲解如何用 OpenGIS DAF 完成一条完整的空间分析流水线：坐标转换 → 缓冲 → 裁剪 → 字段标注 → 空值填充。

7.1 业务场景

“新星市”有 8 所学校（点要素）与一个城市边界（面要素）。业务需求是：为每所学校生成 800 米服务区，裁剪到城市边界内，并为每个服务区标注所属学校名称、补全缺失的校长信息。

7.2 方案设计

方案 01 是一个 6 步 DAG，前两步无依赖可并行：

transform-schools ──→ buffer-schools ──→ clip-service-area ──→ label-zones ──→ fill-principal
transform-boundary ────────────────────────↗

完整方案配置：

{
  "id": "demo-01-school-service-area",
  "name": "学校服务区分析（坐标转换 → 缓冲 → 裁剪 → 字段标注 → 空值填充）",
  "version": "1.0.0",
  "group": "demo",
  "items": [
    {
      "id": "transform-schools",
      "operatorId": "coordinate_transform",
      "inputs": { "source": { "type": "external", "sourceId": "data/schools.geojson" } },
      "parameters": { "source_epsg": 4326, "target_epsg": 3857 },
      "output": { "adapterType": "console", "isIntermediate": true }
    },
    {
      "id": "transform-boundary",
      "operatorId": "coordinate_transform",
      "inputs": { "source": { "type": "external", "sourceId": "data/city_boundary.geojson" } },
      "parameters": { "source_epsg": 4326, "target_epsg": 3857 },
      "output": { "adapterType": "console", "isIntermediate": true }
    },
    {
      "id": "buffer-schools",
      "operatorId": "buffer",
      "inputs": { "source": { "type": "upstream", "sourceId": "transform-schools" } },
      "parameters": { "distance": 800 },
      "output": {
        "adapterType": "geojson",
        "targetPath": "output/demo01/school-buffer-800m.geojson",
        "isIntermediate": true
      },
      "executionPolicy": { "timeout": "00:05:00", "maxRetries": 1, "retryInterval": "00:00:02" }
    },
    {
      "id": "clip-service-area",
      "operatorId": "clip",
      "inputs": {
        "source": { "type": "upstream", "sourceId": "buffer-schools" },
        "clip": { "type": "upstream", "sourceId": "transform-boundary" }
      },
      "output": {
        "adapterType": "geojson",
        "targetPath": "output/demo01/school-service-area.geojson",
        "isIntermediate": true
      }
    },
    {
      "id": "label-zones",
      "operatorId": "field_calculator",
      "inputs": { "source": { "type": "upstream", "sourceId": "clip-service-area" } },
      "parameters": {
        "target_field": "zone_label",
        "expression": "\"服务区-{school_name}\"",
        "field_type": "String"
      },
      "output": {
        "adapterType": "geojson",
        "targetPath": "output/demo01/school-service-area-labeled.geojson",
        "isIntermediate": true
      }
    },
    {
      "id": "fill-principal",
      "operatorId": "null_value_filler",
      "inputs": { "source": { "type": "upstream", "sourceId": "label-zones" } },
      "parameters": {
        "target_field": "principal",
        "default_value": "（未登记）",
        "field_type": "String"
      },
      "output": {
        "adapterType": "geojson",
        "targetPath": "output/demo01/school-service-area-final.geojson"
      }
    }
  ],
  "executionPolicy": { "failurePolicy": "stopOnAny", "maxParallelism": 4 }
}

7.3 逐步解读

7.3.1 坐标转换（transform-schools / transform-boundary）

输入数据是 EPSG:4326（经纬度）。缓冲距离 800 在经纬度下没有意义（800 度），因此先转换到 EPSG:3857（Web 墨卡托，米制单位），使 distance: 800 表示 800 米。

两个转换项互不依赖，在 maxParallelism: 4 下可并行执行。

7.3.2 缓冲区（buffer-schools）

对转换后的学校点生成 800 米缓冲区。此处理项配置了 item 级执行策略：

"executionPolicy": { "timeout": "00:05:00", "maxRetries": 1, "retryInterval": "00:00:02" }

timeout：单步超时 5 分钟；
maxRetries：失败重试 1 次；
retryInterval：重试间隔 2 秒。

7.3.3 裁剪（clip-service-area）

用城市边界（clip 输入）裁剪学校缓冲区（source 输入）。位于城市边界外的学校缓冲区被裁剪掉——演示数据中 s08 学校在界外，因此 8 个缓冲区裁剪后剩 7 个服务区。

7.3.4 字段标注（label-zones）

用 field_calculator 拼接字符串生成服务区标签：

表达式："服务区-{school_name}"  →  结果：服务区-新星一中

7.3.5 空值填充（fill-principal）

用 null_value_filler 将 principal 字段的 2 个 null 值填充为”（未登记）”。这是方案的最终输出（未标记 isIntermediate）。

7.4 中间结果与 isIntermediate

方案前 5 步的输出都标记了 isIntermediate: true。这表示：

结果是中间产物，供下游算子复用；
框架可缓存中间结果，避免重复计算；
只有最后一步 fill-principal 未标记，是方案的最终产物。

7.5 运行与产物

daf run --plan plans/01-school-service-area.json

运行产物位于 output/demo01/：

文件	说明
`school-buffer-800m.geojson`	学校 800 米缓冲区
`school-service-area.geojson`	裁剪到城市边界内的服务区
`school-service-area-labeled.geojson`	标注学校名称的服务区
`school-service-area-final.geojson`	最终结果（含空值填充）

CRS 传播：school-buffer-800m.geojson 头部带 crs: urn:ogc:def:crs:EPSG::3857，说明坐标系随数据流传播到了输出。

7.6 动手练习

改缓冲距离：把 buffer-schools 的 distance 从 800 改为 2000，观察 s08 的缓冲区是否与城市边界相交，clip 输出是否从 7 变 8；
加质检前置：在方案开头插入一个 geometry_validity_checker 处理项，先检查学校数据质量再分析；
改输出格式：把最终输出从 geojson 改为 shapefile，观察生成的五件套文件。

7.7 本章小结

空间分析流水线由多个算子通过 upstream 绑定串联成 DAG；
缓冲距离单位取决于坐标系，经纬度数据需先转米制坐标系；
无依赖的处理项可并行执行（maxParallelism）；
isIntermediate 标记中间结果，供下游复用；
坐标系随数据流传播到输出（GeoJSON 写 crs，Shapefile 写 .prj）。