Python地圖柵格化實例

Python地圖柵格化實例

引言

shapefile是GIS中的一種非常重要的數據類型，由ESRI開發的空間數據開放格式，目前該數據格式已經成為了GIS領域的開放標準。目前絕大多數開源以及收費的GIS軟體都支持該數據類型。事實上，shapefile文件指的一種文件存儲的方法，實際上該種文件是由多個文件組成的。組成一個shapefile有三種文件必不可少, '.shp','.shx','.dbf'文件。

geopandas對shapefile提供了很好的讀取與寫出支持。geopandas庫允許對幾何類型進行空間操作，其中DataFrame結構相當於GIS數據中的一張屬性表，使得可以直接操作矢量數據屬性表，使得python中操作地理數據更加方便。本實例通過geopandas實現對地理數據的操作。

開發準備

由於geopandas庫的安裝需要一些前提庫，因此需要先安裝一些庫

pip install pipwin
pipwin install gdal
pipwin install fiona
pip install geopandas

實測以上方法可以成功在windows下安裝（註：如果在Anaconda下安裝geopandas更為方便）

數據準備

下載地址

該數據是一段GPS掃描數據，包含經緯度。

代碼實例

環境引入

import geopandas as gp
import matplotlib.pyplot as plt
from shapely import geometry
import math

GPS數據處理

lake_original_path = 'data.txt'
lake_original_data = ''
lake_points = []
# 讀取文件
with open(lake_original_path) as f:
    lake_original_data = f.read()
# 處理經緯度坐標 並以Point的形式添加到list中
for xy in lake_original_data.split(';'):
    x, _, y = xy.partition(',')
    x = float(x.strip()) / 100
    y = float(y.strip()) / 100
    lake_points.append(geometry.Point(y, x))

創建要素

# 創建線狀要素
lake_line = geometry.LineString(lake_points)
# crs指定坐標系
lake_ = gp.GeoSeries(lake_line, crs='EPSG:4326')
# 保存shp文件
lake_.to_file("boundary.shp", driver='ESRI Shapefile', encoding='utf-8')
# 記錄邊界條件 用於構建柵格
x_min, y_min, x_max, y_max = lake_line.bounds[:4]
# 繪圖
lake_.plot()
plt.show()

構建柵格

# 柵格大小
GRID_WIDTH = 0.009 * 2 / 100
grid_rows_num = int(math.ceil((y_max - y_min) / float(GRID_WIDTH)))
grid_columns_num = int(math.ceil((x_max - x_min) / float(GRID_WIDTH)))
grids = []
for r in range(grid_rows_num):
    for c in range(grid_columns_num):
        grid_4coords = []
        # 左上角
        x_lt = x_min + c * GRID_WIDTH
        y_lt = y_max - r * GRID_WIDTH
        # 右上角
        x_rt = x_lt + GRID_WIDTH
        y_rt = y_lt
        # 左下角
        x_lb = x_lt
        y_lb = y_lt - GRID_WIDTH
        # 右下角
        x_rb = x_rt
        y_rb = y_lb
        # 兩個三角形拼接一個柵格
        grid_4coords.append(geometry.Point(x_lt,y_lt))
        grid_4coords.append(geometry.Point(x_rt,y_rt))
        grid_4coords.append(geometry.Point(x_rb,y_rb))
        grid_4coords.append(geometry.Point(x_lb,y_lb))
        grid_4coords.append(geometry.Point(x_lt,y_lt))
        # 創建一個網格
        grids.append(geometry.LineString(grid_4coords))
grid_ = gp.GeoSeries(grids)
grid_.to_file('E:\\just\\海韻湖智能技術實驗場\\data\\grids.shp',driver='ESRI Shapefile', encoding='utf-8')
grid_.plot()
plt.show()

要素疊加

# 要素疊加
elements = [lake_line]
elements += grids
elements_ = gp.GeoSeries(elements)
elements_.to_file('elements.shp', driver='ESRI Shapefile', encoding='utf-8')
elements_.plot()
plt.show()

參考鏈接

python-geopandas讀取、創建shapefile文件、geopandas學習教程

GeoPandas官方文檔

基於arcpy實現導出區域內網格中心坐標功能

gepandas安裝問題