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>>> from env_helper import info; info()

页面更新时间： 2024-03-04 14:24:17
运行环境：
    Linux发行版本: Debian GNU/Linux 12 (bookworm)
    操作系统内核: Linux-6.1.0-18-amd64-x86_64-with-glibc2.36
    Python版本: 3.11.2

11.1. 了解数据结构与数据读写方法

GeoPandas主要实现两个主要的数据结构，GeoSeries和GeoDataFrame，分别是pandas系列和DataFrame的子类。

11.1.1. 数据结构：GeoSeries

GeoSeries本质上是一种向量，向量中的每个条目都对应观察的一组形状。 条目可以由一个形状（如单个多边形）组成或由多个形状组成，这些形状被认为是一个观察（例如构成夏威夷州或印度尼西亚等国家的许多多边形）。

geopandas有三个基本类的几何对象（实际上是形状对象）：

  • 点/点集合

  • 线/线集合

  • 多边形/多边形集合

请注意，GeoSeries中的所有条目并不是必须为相同的几何类型，但如果类型不同，可能会导致某些操作失败。

属性和方法概述

GeoSeries 类几乎实现了Shapely对象的所有属性和方法。 当应用于GeoSeries时，它们将以元素方式应用于GeoSeries中的所有几何。 在两个GeoSeries之间可以应用二进制操作，在这种情况下，操作是按元素进行的。 这两个系列将通过匹配索引完成对齐。二进制操作也可以应用于单个几何，在这种情况下，对具有该几何系列的每个元素执行操作。 在任一情况下，将酌情返回一个Series或一个GeoSeries。

此处介绍的只是GeoSeries的几个属性和方法的简短摘要，可在所有属性和方法页面中找到完整列表。还有用于扩展现有形状或应用集合理论的一系列操作（例如几何操作中描述的“联合”）来创建新形状。

属性

  • area ：形状面积（投影单位）

  • bounds ：每个轴的每个形状的最大与最小坐标元组

  • total_bounds ：整个GeoSeries的每个轴上的最大与最小坐标元组

  • geom_type ：几何类型。

  • is_valid ：测试坐标是否形成合理的几何形状。

基本方法

  • distance(other) ：返回每个条目到其他条目最小距离的序列

  • centroid() ：返回质心的GeoSeries

  • representative_point() ：返回位于每个几何中点的GeoSeries。它不返回质心。

  • to_crs() ：更改坐标参考系。

  • plot() ：绘制GeoSeries。

关系测试

  • geom_almost_equals(other) ：形状几乎和其他的一样（由于浮点精度问题导致的形状略有不同，效果还是不错的）

  • contains(other) ：其他包含的形状

  • intersects(other) ：其他相交的形状

11.1.2. 数据结构：GeoDataFrame

GeoDataFrame是一个包含GeoSeries的表格数据结构。

GeoDataFrame最重要的属性是它总是具有一个保存特殊状态的GeoSeries列。此GeoSeries称为GeoDataFrame的“几何”。 当空间方法应用于GeoDataFrame（或调用类似区域的空间属性）时，这些方法将始终作用于“几何”列。

“geometry”列可通过 geometry 属性（ gdf.geometry ）访问，并且可以通过键入 gdf.geometry.name 的方法找到geometry列名称。

GeoDataFrame还可以包含具有几何（形状）对象的其他列，但每次只能有一个列作为活动式几何。 若更改活动式几何列，可使用 set_geometry() 方法。

使用worlds GeoDataFrame的示例：

>>> %matplotlib inline
>>> import geopandas as gpd
>>>
>>> world = gpd.read_file(gpd.datasets.get_path('naturalearth_lowres'))
>>> world.head()
pop_est continent name iso_a3 gdp_md_est geometry
0 889953.0 Oceania Fiji FJI 5496 MULTIPOLYGON (((180.00000 -16.06713, 180.00000...
1 58005463.0 Africa Tanzania TZA 63177 POLYGON ((33.90371 -0.95000, 34.07262 -1.05982...
2 603253.0 Africa W. Sahara ESH 907 POLYGON ((-8.66559 27.65643, -8.66512 27.58948...
3 37589262.0 North America Canada CAN 1736425 MULTIPOLYGON (((-122.84000 49.00000, -122.9742...
4 328239523.0 North America United States of America USA 21433226 MULTIPOLYGON (((-122.84000 49.00000, -120.0000... 
>>> world.plot();
_images/sec1_data_6_0.png

目前，带有国界的名为“geometry”的列是活动几何列：

>>> world.geometry.name

'geometry'

我们也可以将此列重命名为“borders”：

>>> world = world.rename(columns={'geometry': 'borders'}).set_geometry('borders')
>>>
>>> world.geometry.name

'borders'

现在，我们创建质心并使其成为几何列：

>>> world['centroid_column'] = world.centroid
>>> world = world.set_geometry('centroid_column')
>>> world.plot()

/tmp/ipykernel_128382/3602087863.py:1: UserWarning: Geometry is in a geographic CRS. Results from 'centroid' are likely incorrect. Use 'GeoSeries.to_crs()' to re-project geometries to a projected CRS before this operation.

  world['centroid_column'] = world.centroid

<AxesSubplot: >
_images/sec1_data_12_2.png

注意：GeoDataFrame可根据名称跟踪活动列，因此若重命名活动几何列，则还必须重置几何项：

gdf = gdf.rename(columns={'old_name': 'new_name'}).set_geometry('new_name')

默认情况下，当您使用 read_file 命令时，文件中的空间对象列在默认情况下被命名为“geometry”，并将其设置为活动几何列。 但是，尽管对列的名称和跟踪活动列的特殊属性名称使用的是相同术语，但其实它们是不同的。 您可以使用 set_geometry 命令将活动几何列转移到不同的GeoSeries。 此外， gdf.geometry 将始终返回活动几何列，而不是返回 geometry 列。 如果想调用“geometry”的列，并且是不同的活动几何列，请使用 gdf['geometry'] ，而不是 gdf.geometry 。

GeoSeries所描述的任何属性调用或方法都可以在GeoDataFrame上工作，实际上，它们只是应用于“几何”GeoSeries。

11.1.3. 读取空间数据

geopandas可以读取任意基于矢量的空间数据格式，包括ESRI shapefile，GeoJSON文件等命令：

gpd.read_file()

它返回一个GeoDataFrame对象。 （这是可能的，因为geopandas利用的是fiona库，并且利用的是大规模的开源程序GDAL / OGR，以促进空间数据转换）。

在 read_file() 文件后输出的任何参数将被输出列 fiona.open() 中，其实是数据导入的工作。

>>> import fiona

一般来说，read_file很有用的，通常会生成你想要的参数，但如果遇到瓶颈，请输入：

help(fiona.open)

其中，可以使用 driver 关键字显式设置格式驱动（shapefile，GeoJSON），或者使用 layer 关键字从多层文件中筛选中单个图层。

GeoPandas 也可以使用 read_postgis() 命令从PostGIS数据库中获取数据。

11.1.4. 写入空间数据

GeoDataFrames可以使用 GeoDataFrame.to_file() 方法导出许多不同的标准格式。 若查看支持的完整格式列表，请键入：

>>> import fiona; fiona.supported_drivers

{'DXF': 'rw',
 'CSV': 'raw',
 'OpenFileGDB': 'raw',
 'ESRIJSON': 'r',
 'ESRI Shapefile': 'raw',
 'FlatGeobuf': 'raw',
 'GeoJSON': 'raw',
 'GeoJSONSeq': 'raw',
 'GPKG': 'raw',
 'GML': 'rw',
 'OGR_GMT': 'rw',
 'GPX': 'rw',
 'Idrisi': 'r',
 'MapInfo File': 'raw',
 'DGN': 'raw',
 'PCIDSK': 'raw',
 'OGR_PDS': 'r',
 'S57': 'r',
 'SQLite': 'raw',
 'TopoJSON': 'r'}

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11. GeoPandas的用法

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