Python Shapely 使用指南深度解析
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简介：
《Python Shapely 使用指南深度解析》是一份全面介绍Shapely库的文章或教程，深入浅出地讲解了如何使用Python进行空间几何对象的操作与分析。适合地理信息系统及数据科学领域的学习者和开发者阅读参考。
### Python Shapely 使用指南详解
#### 一、Shapely 概述
Shapely 是一个用于处理和分析二维空间数据的 Python 库。它提供了丰富的几何对象类，包括点(Point)、线(LineString)、多边形(Polygon)等，并支持这些对象之间的空间关系查询、空间操作等功能。Shapely 不依赖于任何外部数据库，可以在纯 Python 环境中运行，这使得它非常灵活且易于集成到其他系统中。
#### 二、安装与导入
可以通过 pip 安装 Shapely：
```
pip install shapely
```
在 Python 脚本中导入 Shapely 的几何对象模块：
```python
from shapely.geometry import Point, LineString
```
#### 三、基本几何对象
##### 1. **Point**（点）
点是最简单的几何对象，由一组笛卡尔坐标表示。创建一个点对象可以通过传递坐标列表或者坐标元组实现。
- 创建方式：
```python
from shapely.geometry import Point
point = Point(0, 0)
point_2 = Point((0, 0))
point_3 = Point(point)
```
- 属性：
- `area`：返回该点的面积（始终为 0）。
- `length`：返回该点的长度（始终为 0）。
- `geom_type`：返回对象类型，对于点为 `Point`。
- `coords`：获取坐标，返回一个坐标序列对象。
- `x`, `y`, `z`：获取单个坐标轴上的值。
- 示例：
```python
p = Point(2, 3)
print(p.area) # 0.0
print(p.length) # 0.0
print(list(p.coords)) # [(2.0, 3.0)]
print(p.x, p.y) # 2.0 3.0
```
##### 2. **LineString**（线）
线字符串是由一系列有序的点组成的一条线。创建一个线字符串对象时，需要传递至少两个点。
- 创建方式：
```python
from shapely.geometry import LineString
line = LineString([(0, 0), (1, 1), (1, 2)])
```
- 属性：
- `area`：返回该线的面积（始终为 0）。
- `length`：返回该线的长度。
- `geom_type`：返回对象类型，对于线字符串为 `LineString`。
- `bounds`：返回一个包含最小 x 值、最小 y 值、最大 x 值、最大 y 值的元组。
- `coords`：获取坐标，返回一个坐标序列对象。
- 示例：
```python
line = LineString([(0, 0), (1, 1), (1, 2)])
print(line.area) # 0.0
print(line.length) # 2.414213562373095
print(line.bounds) # (0.0, 0.0, 1.0, 2.0)
print(list(line.coords)) # [(0.0, 0.0), (1.0, 1.0), (1.0, 2.0)]
```
#### 四、几何对象的方法
##### 1. **distance** 方法
计算两个几何对象之间的最短距离。
```python
from shapely.geometry import Point
print(Point(0, 0).distance(Point(0, 1))) # 1.0
```
##### 2. **representative_point** 方法
返回一个廉价计算的点，该点肯定位于几何对象内部。
```python
print(line.representative_point()) # 示例：Point(0.333333333333, 0.66666666667)
```
#### 五、常用格式转换
Shapely 支持多种空间数据格式的读写，如 WKT 和 WKB。
- **WKT**（Well-Known Text）：文本格式。
- **WKB**（Well-Known Binary）：二进制格式。
示例代码如下：
```python
from shapely.wkt import dumps, loads
# 将几何对象转换为 WKT 格式
wkt = dumps(Point(1, 1))
print(wkt) # POINT (1.00000000 1.00000)
# 将 WKT 格式的字符串加载为几何对象
wkt_point = loads(wkt)
print(list(wkt_point.coords)) # [(1.0, 1.0)]
# 将几何
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