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Python?shapely庫的具體使用

 更新時間：2023年06月30日 10:12:47   作者：jiang_huixin  
本文主要介紹了Python?shapely庫的具體使用，文中通過示例代碼介紹的非常詳細，對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值，需要的朋友們下面隨著小編來一起學習學習吧

基本類型

基本幾何類型包括: 點(Point), 線(LineString), 線環(huán)(LinearRing), 多邊形(Polygon)

所有的基本幾何對象均存在以下屬性:

  • 長度 x.length
  • 面積 x.area
  • 邊界框 x.bounds 返回 (x_min, y_min, x_max, y_max)
  • 坐標值 x.coords 返回可迭代對象(支持索引與切片), 元素為坐標元組 (x, y)

Point

Point 代表幾何上的一個點

from shapely.geometry import Point
point_1 = Point(1, 1)
# 傳遞的參數(shù)為坐標元組
point_2 = Point((2, 2))
print(point_1, point_2)
# 具體坐標
print('x =', point_1.x, 'y =', point_1.y)
# 長度面積
print('length =', point_1.length, 'area =', point_1.area)
# 邊界框
print('bounds of point:', point_1.bounds)
# 坐標值
print('coords of point:', list(point_1.coords))

在幾何對象的創(chuàng)建中, 一個坐標元組 (x, y[, z]) 代表一個點, 多個點的組合嵌套可以創(chuàng)建更復雜的幾何對象

打印結果如下:

POINT (1 1) POINT (2 2)
x = 1.0 y = 1.0
length = 0.0 area = 0.0
bounds of point: (1.0, 1.0, 1.0, 1.0)
coords of point: [(1.0, 1.0)]

計算兩個點的歐式距離:

# 1.4142135623730951
point_1.distance(point_2)

可以擴展為計算任意兩個幾何對象的最短距離

LineString

LineString 由多個點依次連接而成

from shapely.geometry import LineString, Point
line_1 = LineString([(0, 0), (0, 1), (1, 1)])
line_2 = LineString([Point(0, 0), Point(0, 1), Point(1, 1)])
print(line_1)
print(line_2)
# 長度面積
print('length =', line_1.length, 'area =', line_1.area)
# 邊界框
print('bounds:', line_1.bounds)
# 坐標值-切片
print('coords:', line_1.coords[:])

打印結果如下:

LINESTRING (0 0, 0 1, 1 1)
LINESTRING (0 0, 0 1, 1 1)
length = 2.0 area = 0.0
bounds: (0.0, 0.0, 1.0, 1.0)
coords: [(0.0, 0.0), (0.0, 1.0), (1.0, 1.0)]

LinearRing

LinearRing 是一個封閉的 LineString, 起始點與終止點的坐標相同, 創(chuàng)建方法與 LineString 一致

from shapely.geometry import LinearRing, Point
ring_1 = LinearRing([(0, 0), (0, 1), (1, 1), (1, 0), (0, 0)])
# 起始點與終止點沒有顯式封閉
ring_2 = LinearRing([Point(0, 0), Point(0, 1), Point(1, 1), Point(1, 0)])
print(ring_1)
print(ring_2)
# 長度面積
print('length =', ring_2.length, 'area =', ring_2.area)
# 邊界框
print('bounds:', ring_2.bounds)
# 坐標值
print('coords:', ring_2.coords[:])

在創(chuàng)建 LinearRing 時, 如果坐標點沒有封閉, shapely 自動連接第一個點和最后一個點

打印結果如下:

LINEARRING (0 0, 0 1, 1 1, 1 0, 0 0)
LINEARRING (0 0, 0 1, 1 1, 1 0, 0 0)
length = 4.0 area = 0.0
bounds: (0.0, 0.0, 1.0, 1.0)
coords: [(0.0, 0.0), (0.0, 1.0), (1.0, 1.0), (1.0, 0.0), (0.0, 0.0)]

Polygon

Polygon 相當于 LinearRing 所圍的內容, Polygon 的邊界(外環(huán)和內環(huán))均為 LinearRing 類型不帶"洞"的多邊形

from shapely.geometry import LinearRing, Point, Polygon
# 1. 坐標元組
polygon_1 = Polygon([(0, 0), (0, 1), (1, 1), (1, 0), (0, 0)])
# 2. Point
# 起始點與終止點沒有顯式封閉
polygon_2 = Polygon([Point(0, 0), Point(0, 1), Point(1, 1), Point(1, 0)])
# 3. LinearRing
polygon_3 = Polygon(LinearRing([(0, 0), (0, 1), (1, 1), (1, 0)]))
print("1.", polygon_1)
print("2.", polygon_2)
print("3.", polygon_3)
# 長度面積
print('length =', polygon_1.length, 'area =', polygon_1.area)
# 邊界框
print('bounds:', polygon_1.bounds)
# 外環(huán)
print('exterior:', polygon_1.exterior)
# 外環(huán)的坐標值
print('coords of exterior:', polygon_1.exterior.coords[:])
# 所有內環(huán)
# 多邊形沒有"洞"時, 沒有內環(huán)
print('interiors:', polygon_1.interiors[:])

打印結果如下:

1. POLYGON ((0 0, 0 1, 1 1, 1 0, 0 0))
2. POLYGON ((0 0, 0 1, 1 1, 1 0, 0 0))
3. POLYGON ((0 0, 0 1, 1 1, 1 0, 0 0))
length = 4.0 area = 1.0
bounds: (0.0, 0.0, 1.0, 1.0)
exterior: LINEARRING (0 0, 0 1, 1 1, 1 0, 0 0)
coords of exterior: [(0.0, 0.0), (0.0, 1.0), (1.0, 1.0), (1.0, 0.0), (0.0, 0.0)]
interiors: []

帶"洞"的多邊形

  • 長度: 外環(huán)和所有內環(huán)長度之和
  • 面積: 外環(huán)面積減去所有內環(huán)的面積
  • 內環(huán): x.interiors 是一個迭代器(支持索引與切片), 其元素為內環(huán)

from shapely.geometry import Polygon
ex = [(0, 0), (0, 3), (3, 3), (3, 0), (0, 0)]
hole = [(1, 1), (1, 2), (2, 2), (2, 1)]
polygon = Polygon(ex, holes=[hole])
# 長度面積
print('length =', polygon.length, 'area =', polygon.area)
# 邊界框
print('bounds:', polygon.bounds)
# 外環(huán)
print('exterior:', polygon.exterior)
# 外環(huán)的坐標值
print('coords of exterior:', polygon.exterior.coords[:])
# 所有內環(huán)
print('interiors:', list(polygon.interiors))
# 第一個內環(huán)
print('first interior:', polygon.interiors[0])
# 第一個內環(huán)的坐標
print('coords of first interior:', polygon.interiors[0].coords[:])

打印結果如下:

length = 16.0 area = 8.0
bounds: (0.0, 0.0, 3.0, 3.0)
exterior: LINEARRING (0 0, 0 3, 3 3, 3 0, 0 0)
coords of exterior: [(0.0, 0.0), (0.0, 3.0), (3.0, 3.0), (3.0, 0.0), (0.0, 0.0)]
interiors: [<shapely.geometry.polygon.LinearRing object at 0x7fdf46c4d7c0>]
first interior: LINEARRING (1 1, 1 2, 2 2, 2 1, 1 1)
coords of first interior: [(1.0, 1.0), (1.0, 2.0), (2.0, 2.0), (2.0, 1.0), (1.0, 1.0)]

集合類型

Point, LineString, Polygon 對應的集合類型分別為 MultiPoint, MultiLineString, MultiPolygon

在創(chuàng)建時, 既可以使用坐標元組作為參數(shù), 也可以使用對應的基本幾何對象作為參數(shù)

from shapely.geometry import (
? ? LineString,
? ? MultiLineString,
? ? MultiPoint,
? ? MultiPolygon,
? ? Point,
? ? Polygon
)
# 坐標元組參數(shù)
mul_point_1 = MultiPoint([(1, 1), (2, 2)])
# 幾何對象參數(shù)
mul_point_2 = MultiPoint([Point(1, 1), Point(2, 2)])
# 混合參數(shù)
mul_point_3 = MultiPoint([(1, 1), Point(2, 2)])
line_1 = LineString([(0, 0), (0, 1)])
line_2 = LineString([Point(1, 0), Point(1, 1)])
multi_line_1 = MultiLineString([[(0, 0), (0, 1)], [(1, 0), (1, 1)]])
multi_line_2 = MultiLineString([line_1, line_2])
polygon_1 = Polygon([(0, 0), (0, 1), (1, 1), (1, 0), (0, 0)])
polygon_2 = Polygon([Point(1, 1), Point(1, 2), Point(2, 2), Point(2, 1)])
# None 表示 holes=None
multi_polygon_1 = MultiPolygon([
? ? ([(0, 0), (0, 1), (1, 1), (1, 0), (0, 0)], None),
? ? ([(1, 1), (1, 2), (2, 2), (2, 1), (1, 1)], None)
])
multi_polygon_2 = MultiPolygon([polygon_1, polygon_2])

不同類型的基本幾何對象也可以組成一個集合對象

from shapely.geometry import GeometryCollection, LineString, Point, Polygon
line = LineString([Point(0, 1), Point(0, 2)])
polygon = Polygon([Point(1, 1), Point(1, 2), Point(2, 2), Point(2, 1)])
c = GeometryCollection([Point(0, 0), line, polygon])
print(c)
# 長度面積
print('length =', c.length, 'area =', c.area)
# 邊界框
print('bounds:', c.bounds)

集合對象也具有長度, 面積, 邊界框等屬性

打印結果:

GEOMETRYCOLLECTION (POINT (0 0), LINESTRING (0 1, 0 2), POLYGON ((1 1, 1 2, 2 2, 2 1, 1 1)))
length = 5.0 area = 1.0
bounds: (0.0, 0.0, 2.0, 2.0)

導出

常用的數(shù)據(jù)格式包括 wkt(well-know text) 和 wkb(well-know binary)

import shapely
from shapely import Point, wkb, wkt
p = Point(1, 1)
print("initial wkb:", wkb.dumps(p))
print("initial wkt:", wkt.dumps(p))

打印結果:

initial wkb: b'\x01\x01\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\xf0?\x00\x00\x00\x00\x00\x00\xf0?'
initial wkt: POINT (1.0000000000000000 1.0000000000000000)

可以稍微優(yōu)化一下輸出格式:

# 十六進制表示
print("wkb with hex:", wkb.dumps(p, hex=True))
# 移除多余的零
print("wkt trim zero:", wkt.dumps(p, trim=True))

wkb with hex: 0101000000000000000000F03F000000000000F03F
wkt trim zero: POINT (1 1)

與此類似的 wkb.dump() 和 wkt.dump() 方法將數(shù)據(jù)導出到文件中

其他導出方法:

print("to_wkb:", shapely.to_wkb(p))  # 等價于 p.wkb
print("to_wkt:", shapely.to_wkt(p))  # 等價于 p.wkt

還可以輸出 svg 字符串:

print(p._repr_svg_())

在 jupyter notebook 環(huán)境下輸出幾何對象時自動調用 x._repr_svg_() 方法, 輸出 svg 圖形

導入

import shapely
from shapely import wkb, wkt
wkb_i = '0101000000000000000000F03F000000000000F03F'
wkt_i = 'POINT (1 1)'
print(shapely.from_wkb(wkb_i))
print(shapely.from_wkt(wkt_i))
print(wkb.loads(wkb_i))
print(wkt.loads(wkt_i))

打印結果:

POINT (1 1)
POINT (1 1)
POINT (1 1)
POINT (1 1)

到此這篇關于Python shapely庫的具體使用的文章就介紹到這了,更多相關Python shapely內容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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