Python Shapely使用指南详解

什么是Shapely

Shapely是一个Python库，用于在几何图形之间进行计算，类似于GEOS库在C ++中的作用。Shapely支持点、线和面构建，可以进行一些类似于缓冲区、交集、联合、距离计算等的操作。

安装Shapely

要安装Shapely，可以使用pip命令：

pip install shapely

如果你遇到了安装问题，请确保你已经安装了最新版本的pip和setuptools。

Shapely基本类型

Shapely中的几何图形主要有三类：点、线、面。具体的实现分别是Point、LineString、LinearRing和Polygon。下面是这些类的基本使用方法。

Point，用于定义一个点

Point对象可以使用x，y坐标来创建。如果需要，也可以使用wkt或json格式的点创建新的Point实例。

from shapely.geometry import Point

# 创建新的点
point1 = Point(2.2, 4.2)
print(point1)
print(point1.x)
print(point1.y)

point2 = Point(3.4, 5.6)
print(point2)

point3 = Point((1.2, 3.5))
print(point3)

LineString，用于定义一个线段

LineString可以使用坐标的列表来创建。同样，可以使用wkt或json格式的线段创建新的LineString实例。

from shapely.geometry import LineString, Point

# 创建新的线段
line1 = LineString([(0, 0), (1, 1), (1, 2)])
print(line1.length)
print(line1)

# 创建一条新的线段，并计算长度
point1 = Point(2.2, 4.2)
point2 = Point(3.4, 5.6)
line2 = LineString([point1, point2])
print(line2.length)
print(line2)

Polygon，用于定义一个多边形

Polygon可以使用坐标的列表来创建。同样，可以使用wkt或json格式的多边形创建新的Polygon实例。

from shapely.geometry import Polygon

# 创建新的多边形
poly1 = Polygon([(0, 0), (1, 1), (1, 2), (0, 0)])
print(poly1.area)
print(poly1)

# 创建一个新的多边形，并计算面积
poly2 = Polygon([(0, 0), (0, 2), (2, 2), (2, 0), (0, 0)])
print(poly2.area)
print(poly2)

Shapely常用操作

缓冲区

缓冲区是Shapely中最常用的操作之一。它可以很方便地对几何图像进行模糊处理。

from shapely.geometry import Point, Polygon

# 创建一个新的点
point1 = Point(1, 1)

# 创建一个新的多边形
poly1 = Polygon([(0, 0), (0, 2), (2, 2), (2, 0)])

# 对点和多边形进行缓冲操作
buffer1 = point1.buffer(1)
buffer2 = poly1.buffer(0.5)

print(buffer1.area)
print(buffer1)

print(buffer2.area)
print(buffer2)

交集

交集操作可以用于计算两个几何图形之间的重叠部分。

from shapely.geometry import Point, Polygon

# 创建一个新的点
point1 = Point(1, 1)

# 创建一个新的多边形
poly1 = Polygon([(0, 0), (0, 2), (2, 2), (2, 0)])

# 计算点和多边形之间的交集
intersection1 = point1.intersection(poly1)

# 计算多边形和多边形之间的交集
poly2 = Polygon([(1, 0), (1, 3), (3, 3), (3, 0)])
intersection2 = poly1.intersection(poly2)

print(intersection1.area)
print(intersection1)

print(intersection2.area)
print(intersection2)

示例1：从中国地图上选择北京市的多边形

from shapely.geometry import Point, Polygon

# 创建新的点和多边形
point1 = Point(116.397458, 39.909664)
poly1 = Polygon([(115.95, 40.14), (117.05, 40.14), (117.05, 39.4), (115.95, 39.4)])

# 判断是否包含
print(poly1.contains(point1))

示例2：计算两个多边形之间的距离

from shapely.geometry import Polygon

# 创建新的多边形
poly1 = Polygon([(0, 0), (0, 2), (2, 2), (2, 0)])

# 创建一个新的矩形
rect1 = Polygon([(4, 4), (4, 6), (6, 6), (6, 4)])

# 计算多边形和矩形之间的距离
distance = poly1.distance(rect1)

print(distance)

结论

通过本文的介绍，我们了解了如何安装Shapely库以及如何使用其主要的点、线、面等几何图形类型。我们还介绍了Shapely中的一些常用操作，例如缓冲区和交集。通过两个示例，我们更加深入地了解了如何在Shapely中处理地理信息，可以为大家进一步使用Shapely提供一些帮助。