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简单的点、线与多边形

点

Point 的构造函数采用坐标位置值或点元组参数。

In [1]:
from shapely.geometry import Point
point = Point(0.0, 0.0)
point.area
Out[1]:
0.0
In [2]:
point.length
Out[2]:
0.0
In [3]:
point.bounds
Out[3]:
(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。

In [4]:
list(point.coords)
Out[4]:
[(0.0, 0.0)]
In [5]:
point.x
Out[5]:
0.0
In [6]:
point.y
Out[6]:
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。

In [7]:
Point(point)
Out[7]:

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。 一条线会相交。

image

图：简单与复杂的线中：左边是一条简单的线，右边是一条复杂的线。 每个边界显示为黑色，描述线的其它点显示为灰色。线的面积为0，但长度不为0。

In [8]:
from shapely.geometry import LineString
line = LineString([(0, 0), (1, 1)])
print(line.area)

0.0
In [9]:
print(line.length)

1.4142135623730951
In [10]:
print(line.bounds)

(0.0, 0.0, 1.0, 1.0)
In [11]:
len(line.coords)
Out[11]:
2
In [12]:
list(line.coords)
Out[12]:
[(0.0, 0.0), (1.0, 1.0)]
In [13]:
LineString(line)
Out[13]:

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。

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。

In [14]:
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])
In [15]:
polygon
Out[15]:
In [16]:
polygon.is_valid
Out[16]:
True
In [17]:
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]
In [18]:
from shapely.geometry import Polygon
polygon = Polygon(ext, [int])
In [19]:
polygon
Out[19]:
In [20]:
polygon.is_valid
Out[20]:
False
In [21]:
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])
In [22]:
polygon
Out[22]:
In [23]:
polygon.is_valid
Out[23]:
False
In [ ]:

image

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。

image

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。

In [24]:
from shapely.geometry import  Polygon 
from shapely.geometry import LinearRing
polygon = Polygon([(0, 0), (1, 1), (1, 0)])
In [25]:
polygon
Out[25]:
In [ ]:
In [26]:
polygon.area
polygon.length
polygon.bounds
list(polygon.exterior.coords)
list(polygon.interiors)
coords = [(0, 0), (1, 1), (1, 0)]
r = LinearRing(coords)
In [27]:
r
Out[27]:
In [ ]:
In [28]:
s = Polygon(r)
s.area
Out[28]:
0.5
In [29]:
s
Out[29]:
In [ ]:
In [30]:
t = Polygon(s.buffer(1.0).exterior, [r])
t.area
Out[30]:
6.5507620529190325
In [31]:
t
Out[31]:

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：

In [32]:
from shapely.geometry import Polygon, box
b = box(0.0, 0.0, 1.0, 1.0)
list(b.exterior.coords)
Out[32]:
[(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。

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。

In [ ]:

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。

有效与无效的线环

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。

In [33]:
from shapely.geometry import Polygon, LinearRing
# import LinearRing
ring = LinearRing([(0, 0), (1, 1), (1, 0)])
ring.area
ring.length
ring.bounds
len(ring.coords)
list(ring.coords)
LinearRing(ring)
Out[33]:

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。

In [ ]:

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。

In [34]:
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)
Out[34]:
2
In [35]:
type(x)
Out[35]:
shapely.geometry.collection.GeometryCollection

image

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。

In [36]:
# 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
Out[36]:
'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.

In [37]:
from shapely.geometry import MultiPoint
points = MultiPoint([(0.0, 0.0), (1.0, 1.0)])
points.area
points.length
points.bounds
Out[37]:
(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。

In [38]:
import pprint
pprint.pprint(list(points.geoms))
pprint.pprint(list(points))

[<shapely.geometry.point.Point object at 0x7fd0c3858c18>,
 <shapely.geometry.point.Point object at 0x7fd0c3858d68>]
[<shapely.geometry.point.Point object at 0x7fd0c3858470>,
 <shapely.geometry.point.Point object at 0x7fd0c3858d68>]

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。

image

图[fig:mullinek4]：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。

In [39]:
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)
Out[39]:
2

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。

In [40]:
pprint.pprint(list(lines.geoms))
pprint.pprint(list(lines))

[<shapely.geometry.linestring.LineString object at 0x7fd0c3858d68>,
 <shapely.geometry.linestring.LineString object at 0x7fd0c3858b00>]
[<shapely.geometry.linestring.LineString object at 0x7fd0c3857630>,
 <shapely.geometry.linestring.LineString object at 0x7fd0c38575f8>]

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。

In [41]:
MultiLineString(lines)
MultiLineString(lines.geoms)
Out[41]:

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。

In [42]:
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
Out[42]:
(0.0, 0.0, 32.0, 50.0)
In [43]:
p_a
Out[43]:
In [44]:
s_a
Out[44]:
In [45]:
t_a
Out[45]:
In [46]:
polygons
Out[46]:
In [47]:
uu = polygons.geoms
In [48]:
uu[0]
Out[48]:

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

image

图[fig:valinvalmulpolyvk]：右边， 是一个有效的有2个成员的多元多边形；右边，是一个无效的多元多边形，因为它的成员沿着一条线在无数多个点接触。

它的成员是Polygon的实例，可以通过geoms或通过用in 或 list() 迭代协议获得。

In [ ]:

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，但是如同 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。

In [49]:
from shapely.geometry import LineString
line = LineString()
line.is_empty
line.length
line.bounds
line.coords
# The coordinates of a empty feature can be set, 可以设置一个空值要素的坐标，
# after which the geometry is no longer empty.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
Out[49]:
(0.0, 0.0, 1.0, 1.0)

一般的属性与方法

shapely一般的属性与方法

object.area 为返回对象的面积

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

object.length 为返回对象的长度。

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

In [50]:
from shapely.geometry import Point
Point(0,0).geom_type
Out[50]:
'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。

In [51]:
Point(0,0).distance(Point(1,1))
Out[51]:
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。

In [52]:
donut = Point(0, 0).buffer(2.0).difference(Point(0, 0).buffer(1.0))
donut.centroid.wkt
Out[52]:
'POINT (-2.26143213395106e-17 -3.945215842382012e-17)'
In [53]:
donut.representative_point().wkt
Out[53]:
'POINT (-1.5 4.119267568565299e-15)'

对点状Shapefile进行缓冲操作

对点状Shapefile进行缓冲操作不失一般性，下面来看一个针对点状要素进行缓冲操作的实例。

In [1]:
import helper; helper.info()

页面更新时间： 2019-02-28 18:42:52
操作系统/OS: Linux-4.9.0-8-amd64-x86_64-with-debian-9.8
Python: 3.5.3
In [ ]:
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邮箱： bukun@iga.ac.cn