>>> from env_helper import info; info()

页面更新时间： 2023-06-24 11:31:07
运行环境：
    Linux发行版本: Debian GNU/Linux 12 (bookworm)
    操作系统内核: Linux-6.1.0-9-amd64-x86_64-with-glibc2.36
    Python版本: 3.11.2

7.2. Shapely 中几何要素的操作¶

7.2.1. 一般的属性与方法¶

object.area 返回对象的面积

object.bounds 返回一个元组(minx,miny,maxx,maxy)，即对象的界限。

object.length 返回对象的长度。

object.geom_type 返回一个字符串，指定对象的几何类型，按照OpenGIS的格式进行。

>>> from shapely.geometry import Point
>>> Point(0,0).geom_type

'Point'

输出点(0,0)的几何类型。

object.distance(other) 返回到其他类型几何对象之间的浮点型最短距离。

>>> Point(0,0).distance(Point(1,1))

1.4142135623730951

object.representative_point() 返回一个在几何对象内的易得到的计算点。

注意：质点的不同，这个点得到的是依照所需计算量最小而定的，只要在几何对象内部即可。

>>> donut = Point(0, 0).buffer(2.0).difference(Point(0, 0).buffer(1.0))
>>> donut.centroid.wkt

'POINT (0 0)'

>>> donut.representative_point().wkt

'POINT (1.4975923633360986 0.0490085701647802)'

7.2.2. 点¶

Point 的构造函数采用坐标位置值或点元组参数。

>>> from shapely.geometry import Point
>>> point = Point(0.0, 0.0)
>>> point.area

0.0

>>> point.length

0.0

>>> point.bounds

(0.0, 0.0, 0.0, 0.0)

一个点的面积为0，长度为0。它的边界是一个元组(minx,miny,maxx,maxy)。

坐标值通过x，y，z属性获得。

>>> list(point.coords)

[(0.0, 0.0)]

>>> point.x

0.0

>>> point.y

0.0

点的构造同样接受另一个点的实例，从而得到一个副本。

>>> Point(point)

7.2.3. 线¶

class LineString( coordinates)

LineString的构造采用线性序列，一般采用2个或者多个(x,y[,z])点元组。

构造的LineString对象代表点与点之间的一个或多个直线样条。有序序列内的点是允许重复的，但可能产生性能损失，应该尽量避免。一条线可能会自相交，是有效的。

>>> from shapely.geometry import LineString
>>> line = LineString([(0, 0), (1, 1)])
>>> print(line.area)

0.0

>>> print(line.length)

1.4142135623730951

>>> print(line.bounds)

(0.0, 0.0, 1.0, 1.0)

>>> len(line.coords)

>>> list(line.coords)

[(0.0, 0.0), (1.0, 1.0)]

>>> LineString(line)

它的边界是一个(minx, miny, maxx, maxy)元组。

定义的坐标属性值通过坐标的属性来获得。也可是坐标的切片。

线的构造同样接受另一个线的实例，从而使用另一个副本。

Point的实例序列不是一个有效的构造函数的参数。线由点来描述，但不是由点的实例组成。

7.2.4. 面¶

class Polygon(exterior[,interiors=None])

多边形构造需要2个位置参数。第一个位置参数是(x,y[,z])点元组的有序序列，并且在LinearRing中被认为是准确的。第二个位置参数是一个可选的、像ring的，无序序列，且位于要素内部，指定边界或洞的环状序列。

一个有效的多边形的环不能相互交叉，但可以在一个单点接触。

同样，Shapely不会阻止无效要素的创建，但是当他们运行时，可能会有异常。

>>> from shapely.geometry import Polygon
>>>
>>> ext = [(0, 0), (0, 2), (2, 2), (2, 0), (0, 0)]
>>> int = [(1, 0), (0.5, 0.5), (1, 1), (1.5, 0.5), (1, 0)][::-1]
>>> polygon = Polygon(ext, [int])

>>> polygon

>>> polygon.is_valid

True

>>> ext = [(0, 0), (0, 2), (2, 2), (2, 0), (0, 0)]
>>> int = [(1, 0), (0, 1), (0.5, 1.5), (1.5, 0.5), (1, 0)][::-1]

>>> from shapely.geometry import Polygon
>>> polygon = Polygon(ext, [int])

>>> polygon

>>> polygon.is_valid

False

>>>
>>> ext = [(0, 0), (0, 2), (2, 2), (2, 0), (0, 0)]
>>> int = [(0.5, 0), (1.5, 0), (1.5, 1), (0.5, 1), (0.5, 0)]
>>> polygon = Polygon(ext, [int])

>>> polygon

>>> polygon.is_valid

False

图片[fig:valinvalpoly]：左边，是一个有效的内部环和一个外部环接触于一点；右边，是无效的多边形，因为它的内部环与外部环在多于一个点接触，描述环的点表现为灰色。

图片[fig:twoinval]：左边，多边形是无效的，因为它的外部环和内部环相触于一条线；右边，是无效的多边形，因为它的内部环相触于一条线。

多边形的面积不为0，长度不为0。

>>> from shapely.geometry import  Polygon
>>> from shapely.geometry import LinearRing
>>> polygon = Polygon([(0, 0), (1, 1), (1, 0)])

>>> polygon

>>> polygon.area
>>> polygon.length
>>> polygon.bounds
>>> list(polygon.exterior.coords)
>>> list(polygon.interiors)
>>> coords = [(0, 0), (1, 1), (1, 0)]
>>> r = LinearRing(coords)

>>> r

>>> s = Polygon(r)
>>> s.area

0.5

>>> s

>>> t = Polygon(s.buffer(1.0).exterior, [r])
>>> t.area

6.5507620529190325

>>> t

它的x-y边界是一个（minx, miny, maxx, maxy）元组。

组成的环通过内部环和外部环的属性获得。多边形的构件同样接受线和环的实例。矩形多边形出现，可以方便地使用shapely.geometry.box()函数构建。

shapely.geometry.box(minx,miny,maxx,maxy,ccw=True)

通过提供的边界值来构造矩形多边形，默认使用逆时针顺序。

例如：

>>> from shapely.geometry import Polygon, box
>>> b = box(0.0, 0.0, 1.0, 1.0)
>>> list(b.exterior.coords)

[(1.0, 0.0), (1.0, 1.0), (0.0, 1.0), (0.0, 0.0), (1.0, 0.0)]

这是在Shapely多边形中惯用的，且第一次出现。

为获得一个已知方向的多边形，用shapely.geometry.polygon.orient()函数：

shapely.geometry.polygon.orient(polygon,sign=1.0)

返回一个给定多边形正式方向的副本。有符面积（使用正负号的面积）将会有给定的符号。符号1.0表示产品外部环的坐标将被逆时针导出。

7.2.5. 对线状shapefile进行缓冲操作¶

对线状shapefile进行缓冲操作与上一节的对点状shapefile进行缓冲类似，本节我们来看一下如何对线进行缓冲操作。

注意看上面的结果。原始的线状shapefile是复杂线的类型。它由三段构成，但却是一个实体。而结果却是分段生成的。这样的结果对某些情况是有用的，比如说制图（不能显示边界），是常用的情况，我们希望生成的结果也是一个多边形，譬如说面积统计（总面积可不是分段面积的和）。这个部分当然可以对上面的代码进行修改，但是在后面，我们会介绍shapely的另一个功能。

7.2.6. 线环(LinearRings)¶

LinearRing 的构造需要一个有序序列 (x, y[, z]) 的点元组。

序列可以通过第一个和最后一个指标的相同值显式关闭。否则，该序列将通过第一个元组复制到最后一个指数来隐形关闭。与在 LineString 中一样，重复点在有序序列中是被允许的，但可能导致性能损失，应该尽量避免。一条线环不能跨越它本身，并且不能在一个单点接触。

上图：左边是一条有效线，右边是一个无效的自接触线。描述环的点显示为灰色。环的边界是空的。

注意：

Shapely不会阻止这种环的创建，但是当他们运行的时候可能会产生异常。

线环的面积为0，但长度不为0。

它的 x-y 边界框是一个 (minx, miny, maxx, maxy) 元组。

定义坐标系值通过坐标属性来获得。

线环的构建同样接受另一条线或线环为实例，因而可以得到另一个副本。

在线环中，点的实例序列不是一个有效的构建参数。

7.2.7. 集合(Collections)¶

Shapely的一些操作可能会出现多相几何对象的集合导致影响一些Shapely操作。

例如，2条线沿着一条线和一个点相交。为了表示这类结果，Shapely提供了几何对象的不变集合。集合可能是同质（多元点等）也可能是异质的。

>>> from shapely.geometry import LineString
>>> a = LineString([(0, 0), (1,1), (1,2), (2,2)])
>>> b = LineString([(0, 0), (1,1), (2,1), (2,2)])
>>> x = a.intersection(b)
>>> from pprint import pprint
>>> len(x)

/tmp/ipykernel_65127/1232873787.py:6: ShapelyDeprecationWarning: __len__ for multi-part geometries is deprecated and will be removed in Shapely 2.0. Check the length of the geoms property instead to get the  number of parts of a multi-part geometry.
  len(x)

>>> type(x)

shapely.geometry.collection.GeometryCollection

a)是指一条绿色和黄色的线沿着一条线和一个点相交；

b)是指交点（蓝色）是一个包含一条线和一个点的集合。

几何集合的成员通过访问（geoms）属性，或通过枚举接口，用in 或 list()来获得。

>>> from pprint import pprint
>>> pprint(list(x))
>>> from shapely.geometry import MultiPoint
>>> m = MultiPoint([(0, 0), (1, 1), (1,2), (2,2)])
>>> m[:1].wkt
>>> m[3:].wkt
>>> m[4:].wkt

[<shapely.geometry.linestring.LineString object at 0x7f1c28166890>,
 <shapely.geometry.point.Point object at 0x7f1c28154f50>]

/tmp/ipykernel_65127/3428894420.py:2: ShapelyDeprecationWarning: Iteration over multi-part geometries is deprecated and will be removed in Shapely 2.0. Use the geoms property to access the constituent parts of a multi-part geometry.
  pprint(list(x))
/tmp/ipykernel_65127/3428894420.py:2: ShapelyDeprecationWarning: __len__ for multi-part geometries is deprecated and will be removed in Shapely 2.0. Check the length of the geoms property instead to get the  number of parts of a multi-part geometry.
  pprint(list(x))
/tmp/ipykernel_65127/3428894420.py:5: ShapelyDeprecationWarning: __getitem__ for multi-part geometries is deprecated and will be removed in Shapely 2.0. Use the geoms property to access the constituent parts of a multi-part geometry.
  m[:1].wkt
/tmp/ipykernel_65127/3428894420.py:6: ShapelyDeprecationWarning: __getitem__ for multi-part geometries is deprecated and will be removed in Shapely 2.0. Use the geoms property to access the constituent parts of a multi-part geometry.
  m[3:].wkt
/tmp/ipykernel_65127/3428894420.py:7: ShapelyDeprecationWarning: __getitem__ for multi-part geometries is deprecated and will be removed in Shapely 2.0. Use the geoms property to access the constituent parts of a multi-part geometry.
  m[4:].wkt

'GEOMETRYCOLLECTION EMPTY'

同质集合可以被分为好几部分，带来同一个类型的新对象。

注意：

当可能的话，最好用同质集合类型中的一个来描述下面的。

Collections of Points¶

class MultiPoint( points)

多元点的构建需要点元组(x,y[,z])序列。

多元点面积为0，长度为0.

>>> from shapely.geometry import MultiPoint
>>> points = MultiPoint([(0.0, 0.0), (1.0, 1.0)])
>>> points.area
>>> points.length
>>> points.bounds

(0.0, 0.0, 1.0, 1.0)

它的x-y边界框是一个(minx, miny, maxx, maxy)元组。

一个多元点集合的成员通过geoms获得或者通过用in或者list()来枚举接口。

>>> import pprint
>>> pprint.pprint(list(points.geoms))
>>> pprint.pprint(list(points))

[<shapely.geometry.point.Point object at 0x7f1c11d4f990>,
 <shapely.geometry.point.Point object at 0x7f1c2cc00ed0>]
[<shapely.geometry.point.Point object at 0x7f1c11df7ed0>,
 <shapely.geometry.point.Point object at 0x7f1c11dda1d0>]

/tmp/ipykernel_65127/253965190.py:3: ShapelyDeprecationWarning: Iteration over multi-part geometries is deprecated and will be removed in Shapely 2.0. Use the geoms property to access the constituent parts of a multi-part geometry.
  pprint.pprint(list(points))
/tmp/ipykernel_65127/253965190.py:3: ShapelyDeprecationWarning: __len__ for multi-part geometries is deprecated and will be removed in Shapely 2.0. Check the length of the geoms property instead to get the  number of parts of a multi-part geometry.
  pprint.pprint(list(points))

构件同样需要另一个（多元点）实例或者点实例的无序序列，从而使用副本。

MultiPoint([Point(0, 0), Point(1, 1)])

Collections of Lines（多元线）¶

class MultiLineString( lines)

多元线的构建需要线性元组序列或对象。

图：左边，是一个简单的，不连接的多元线，右边，是一个不简单的多元线环。定义对象的点显示为灰色，对象的边界是黑色。多元环的面积为0，长度不为0。

>>> from shapely.geometry import MultiLineString
>>> coords = [((0, 0), (1, 1)), ((-1, 0), (1, 0))]
>>> lines = MultiLineString(coords)
>>> lines.area
>>> lines.length
>>> lines.bounds
>>> len(lines.geoms)

它的x-y边界框是一个(minx, miny, maxx, maxy)元组。

它的成员是线的实例，可以通过geoms得到，也可以用in或list()命令来迭代协议获得。

>>> pprint.pprint(list(lines.geoms))
>>> pprint.pprint(list(lines))

[<shapely.geometry.linestring.LineString object at 0x7f1c11dba990>,
 <shapely.geometry.linestring.LineString object at 0x7f1c11de8090>]
[<shapely.geometry.linestring.LineString object at 0x7f1c11df7e50>,
 <shapely.geometry.linestring.LineString object at 0x7f1c11debb50>]

/tmp/ipykernel_65127/654406357.py:2: ShapelyDeprecationWarning: Iteration over multi-part geometries is deprecated and will be removed in Shapely 2.0. Use the geoms property to access the constituent parts of a multi-part geometry.
  pprint.pprint(list(lines))
/tmp/ipykernel_65127/654406357.py:2: ShapelyDeprecationWarning: __len__ for multi-part geometries is deprecated and will be removed in Shapely 2.0. Check the length of the geoms property instead to get the  number of parts of a multi-part geometry.
  pprint.pprint(list(lines))

构造函数可以接受另一个多元线(MultiLineString)的实例，也可以接受线(LineString)实例的无序序列，从而得到一个副本。

>>> MultiLineString(lines)
>>> MultiLineString(lines.geoms)

Collection of Polygons（多元多边形）¶

class MultiPolygon( polygons)

多元多边形的构建需要外部环和洞元组序列元组： [((a1, ..., aM), [(b1, ..., bN),...]), ...]。

更清楚地说，构件同样接受线实例的无序序列，从而得到一个副本。

>>> polygon = [(0, 0), (1,1), (1,2), (2,2),(0,0)]
>>> s = [(10, 0), (21,1), (31,2), (24,2),(10,0)]
>>> t = [(0, 50), (1,21), (1,22), (32,2),(0,50)]
>>> from shapely.geometry import Polygon
>>> p_a, s_a, t_a = [Polygon(x) for x in  [polygon, s, t]]
>>> from shapely.geometry import MultiPolygon
>>> polygons = MultiPolygon([p_a, s_a, t_a])
>>> len(polygons.geoms)
>>>
>>> len(polygons)
>>>
>>> polygons.bounds

/tmp/ipykernel_65127/223419790.py:10: ShapelyDeprecationWarning: __len__ for multi-part geometries is deprecated and will be removed in Shapely 2.0. Check the length of the geoms property instead to get the  number of parts of a multi-part geometry.
  len(polygons)

(0.0, 0.0, 32.0, 50.0)

>>> p_a

>>> s_a

>>> t_a

>>> polygons

>>> uu = polygons.geoms

>>> uu[0]

它的x-y边界框是一个(minx, miny, maxx, maxy)元组。

7.2.8. 其他问题¶

空要素¶

一个空值要素是指一个点集里恰巧是空集，不是None，如同 set([]) 。空值要素能够通过调用不带参数的各种构造。

空值要素几乎不支持任何操作。

>>> from shapely.geometry import LineString
>>> line = LineString()
>>> line.is_empty
>>> line.length
>>> line.bounds
>>> line.coords

<shapely.coords.CoordinateSequence at 0x7f1c11db3a50>

可以设置一个空值要素的坐标，在这之后几何坐标不再是空的。

>>> line.coords = [(0, 0), (1, 1)]
>>> line.is_empty
>>> line.length
>>> line.bounds

(0.0, 0.0, 1.0, 1.0)

7.1. 开始使用 Shapely

7.3. 谓词

Python与开源GIS