引言
在 GIS 开发或数据可视化场景中，GeoJSON 是常用格式，但存在明显痛点：冗余度极高。相邻行政区的公共边界在 GeoJSON 中会被重复存储，导致文件体积大、加载慢。尤其在大数据量场景下，如全国行政区地图，GeoJSON 文件动辄几兆甚至几十兆，极大影响前端加载速度和用户体验。而 TopoJSON 作为 GeoJSON 的拓扑扩展，通过拓扑结构重构地理数据，将重复的地理线段提取为共享弧段，能让文件体积缩小 80% 以上。目前主流的 TopoJSON 生成方案多依赖 Node.js 工具库，对于纯 Java 后端技术栈的开发者极不友好。因此，本文带你纯 Java 手写 TopoJSON 生成器，全程不依赖任何 GIS 库、第三方 JSON 库，原生 JDK 即可运行。
一、原理：为什么需要 TopoJSON
1.1 核心区别
要理解 TopoJSON 的优势，首先要明确它与 GeoJSON 的核心差异——本质是「数据存储方式的不同」。GeoJSON 采用「独立存储」模式，每个地理要素都完整存储自身的所有坐标点，即便两个要素共享一段边界，这段边界的坐标也会在两个要素中分别存储一次。这种方式的优点是结构简单，但缺点也极其明显：数据冗余严重。
而 TopoJSON 采用「共享复用」模式，核心思路是「提取共性、复用弧段」。它会先遍历所有地理要素，将其中重复出现的线段（即共享边界）提取出来，封装成「弧段（Arc）」，再通过索引引用的方式组合成各个地理要素。简单理解：GeoJSON 是「每个图形单独画」，TopoJSON 是「先画所有公共线条，再用这些线条拼接成每个图形」。
1.2 核心结构
标准 TopoJSON 是一个 JSON 对象，包含三个核心部分。第一部分是「type」，固定值为「Topology」。第二部分是「arcs（弧段集）」，本质是一个二维数组，外层存储所有共享弧段，每个弧段包含多个坐标点。第三部分是「objects（要素集）」，用于存储具体的地理要素，每个要素通过「索引引用」的方式关联 arcs 中的弧段。例如，一个多边形要素，其 geometry 中的 arcs 属性，存储的不是具体坐标，而是 arcs 数组的索引。
二、开发环境与前置准备
本项目零依赖、纯原生，仅需基础 JDK 环境即可运行：
- JDK 1.8 及以上
- 任意 Java 开发工具
无需 GIS 专业知识，只需掌握两点：
- 经纬度坐标格式：
[经度，纬度]； - 多边形/线段由连续坐标点组成，相邻要素共享坐标点即可生成共享弧段。
三、纯 Java 代码实现 TopoJSON 生成
前面了解了 TopoJSON 的核心原理，接下来直接上「生产级简易工具类」，拆分核心模块实现，代码可直接复制到项目中使用。
3.1 基础结构与构造函数
先搭建工具类的基础结构，继承抽象转换器，定义核心常量和构造函数，支持默认配置和自定义配置。
package com.example;
import com.example.model.Feature;
import com.example.model.Geometry;
import java.io.IOException;
import java.util.*;
/**
* TopoJSON 生成器工具类（基础版本）
* 实现 {@link TopologyConverter} 接口，使用纯 Java 实现将 GeoJSON 格式转换为 TopoJSON 格式。
* 不依赖任何第三方地理空间库
*/
public class TopoJsonGenerator extends AbstractTopologyConverter {
public ;
;
{
();
}
{
(config);
}
String {
NAME;
}
}
