使用 geopandas 和 shapely(.shp) 进行地理空间数据处理和可视化

文章目录

  • 前言
    • 1. 安装所需库
    • 2. 读取 Shapefile 文件
    • 3. 可视化地图
    • 4. 用户输入坐标和清除指定区域内的图形
    • 5. 可视化删除指定区域内的图形之后的地图
    • 6. 保存为新的 Shapefile (.shp)文件
    • 完整代码及解析
      • 分析说明
  • 测试文件地址
  • 特别说明
  • 完结

前言

在地理信息系统(Geographic Information System,简称 GIS)领域,处理和分析地理空间数据是一项非常重要的任务。而Python中的 geopandasshapely 是两个非常强大的库,提供了便捷的功能来处理和可视化地理空间数据。
本文将介绍如何使用 geopandasshapely 来读取、处理、可视化和保存地理Shapefile文件。

1. 安装所需库

首先,我们需要安装 geopandasshapely 库。可以通过以下命令来安装:

pip install geopandas
pip install shapely

2. 读取 Shapefile 文件

首先,我们需要准备一个 Shapefile 文件。这里我们使用的是名为“海南省界Export_Output.shp”的Shapefile文件 (文件链接下载链接在附件)

通过下面代码,我们可以使用 geopandas 库中的 read_file 函数来读取 Shapefile 文件,并将其保存为一个 GeoDataFrame 对象:

import geopandas as gpd

# 读取 Shapefile 文件
shp_file = "海南省界/海南省界Export_Output.shp"
gdf = gpd.read_file(shp_file)

3. 可视化地图

我们可以使用 matplotlib 库来可视化地图。通过以下代码,我们可以创建一个图形,并使用 plot 函数将地理数据绘制在图形上:

import matplotlib.pyplot as plt

# 可视化地图
fig, ax = plt.subplots(figsize=(10, 10))
gdf.plot(ax=ax)
plt.show()

这将显示一个具有地理数据的图形窗口,您可以在其中观察地理边界、点、线或多边形等地理要素。

4. 用户输入坐标和清除指定区域内的图形

代码中的下一部分需要用户提供两对坐标(x, y),以定义一个矩形框,我们将在该矩形框内清除地理要素。

from shapely.geometry import box

# 让用户输入两对 x,y 坐标
x1 = float(input("请输入第一对 x 坐标:"))
y1 = float(input("请输入第一对 y 坐标:"))
x2 = float(input("请输入第二对 x 坐标:"))
y2 = float(input("请输入第二对 y 坐标:"))

# 清空指定区域内的图形
bbox = box(x1, y1, x2, y2)  # 构建矩形框
gdf = gdf.difference(gpd.GeoDataFrame(geometry=[bbox], crs=gdf.crs))

用户输入了两对坐标之后,我们使用 shapely 库中的 box 函数构建了一个矩形框,并使用 difference 函数从 GeoDataFrame 中清除了该矩形框内的地理要素。

5. 可视化删除指定区域内的图形之后的地图

我们使用相同的方法可视化删除指定区域内图形之后的地图:

fig, ax = plt.subplots(figsize=(10, 10))
gdf.plot(ax=ax)
plt.show()

这将显示一个更新后的图形窗口,其中已经从地图中删除了指定区域内的地理要素。

6. 保存为新的 Shapefile (.shp)文件

最后,我们将删除指定区域内的地理要素保存为一个新的 Shapefile 文件:

new_shp_file = "海南省界/海南省界Export_Output.shp"
gdf.to_file(new_shp_file)

通过 to_file 函数,我们可以将 GeoDataFrame 对象保存为一个新的 Shapefile 文件。

完整代码及解析

import geopandas as gpd
from shapely.geometry import box
import matplotlib.pyplot as plt

# 读取 Shapefile 文件
shp_file = "海南省界/海南省界Export_Output.shp"
gdf = gpd.read_file(shp_file)

# 可视化地图
fig, ax = plt.subplots(figsize=(10, 10))
gdf.plot(ax=ax)
plt.show()

# 让用户输入两对 x,y 坐标
x1 = float(input("请输入第一对 x 坐标:"))
y1 = float(input("请输入第一对 y 坐标:"))
x2 = float(input("请输入第二对 x 坐标:"))
y2 = float(input("请输入第二对 y 坐标:"))

# 清空指定区域内的图形
bbox = box(x1, y1, x2, y2)  # 构建矩形框
gdf = gdf.difference(gpd.GeoDataFrame(geometry=[bbox], crs=gdf.crs))

# 可视化删除指定区域内的图形之后的地图
fig, ax = plt.subplots(figsize=(10, 10))
gdf.plot(ax=ax)
plt.show()

# 将删除后的图形保存为新的 Shapefile 文件
new_shp_file = "海南省界/海南省界Export_Output.shp"
gdf.to_file(new_shp_file)

分析说明

  1. 导入需要使用的库 geopandasshapelymatplotlib.pyplot

  2. 定义一个变量 shp_file,指定 Shapefile 文件的路径。

  3. 使用 gpd.read_file() 函数读取 Shapefile 文件,并将其保存为 GeoDataFrame 对象 gdf

  4. 创建一个图形窗口,大小为 10x10 英寸。

  5. 使用 gdf.plot() 函数将地理数据绘制在图形上,ax=ax 参数指定图形窗口。

  6. 使用 plt.show() 函数显示图形窗口,展示可视化的地图。

  7. 提示用户输入两对 x 和 y 坐标。

  8. 使用 box() 函数基于用户输入的坐标创建一个矩形框,并赋值给变量 bbox

  9. 使用 gdf.difference() 函数,从原始地理数据中删除 bbox 区域内的地理要素,并将结果保存到 gdf 中。10. 创建一个新的图形窗口,大小为 10x10 英寸。

  10. 使用 gdf.plot() 函数将更新后的地理数据绘制在图形上,ax=ax 参数指定图形窗口。

  11. 使用 plt.show() 函数显示图形窗口,展示可视化的地图。12. 定义一个变量 new_shp_file,指定保存新 Shapefile 文件的路径。

  12. 使用 gdf.to_file() 函数将更新后的地理数据保存为新的 Shapefile 文件。

测试文件地址

链接: https://pan.baidu.com/s/1JLQ2CVFiTVWDeuh3z6HJDw 提取码: k7jx

特别说明

使用 geopandas 和 shapely(.shp) 进行地理空间数据处理和可视化_第1张图片

本文只是为了学习使用,提供一种学习方式方法

完结

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