如何使用Python处理shp文件

涉及到空间数据处理的时候，为了比较清晰方便的看出空间数据所处的区域，通常都需要将省市边界线加到地图中。

Python中也提供了大量的shp文件处理方法，有底层的一些库，也有一些封装比较完整的库。比如：

fiona：基于ogr的封装，提供了更简洁的API
pyshp：纯python实现的shape文件处理库，支持shp，shx和dbf文件的读写
ogr ：gdal中的用于处理边界文件的模块
geopandas：基于 fiona 进行了封装

fiona

安装

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pip install fiona

读取shp文件

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import fiona

shps = fiona.open('CHN_adm2.shp')

获取shp文件中属性信息

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>>> shps.schema 

{'properties': OrderedDict([('ID_0', 'int:10'),
              ('ISO', 'str:3'),
              ('NAME_0', 'str:75'),
              ('ID_1', 'int:10'),
              ('NAME_1', 'str:75'),
              ('ID_2', 'int:10'),
              ('NAME_2', 'str:75'),
              ('HASC_2', 'str:15'),
              ('CCN_2', 'int:10'),
              ('CCA_2', 'str:254'),
              ('TYPE_2', 'str:50'),
              ('ENGTYPE_2', 'str:50'),
              ('NL_NAME_2', 'str:75'),
              ('VARNAME_2', 'str:150')]),
 'geometry': 'Polygon'}

获取shp文件编码

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>>> shps.encoding

'utf-8'

获取shp文件投影信息

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>>> shps.crs

{'init': 'epsg:4326'}

>>> shps.crs_kwt

'GEOGCS["GCS_WGS_1984",DATUM["WGS_1984",SPHEROID["WGS_84",6378137.0,298.257223563]],PRIMEM["Greenwich",0.0],UNIT["Degree",0.0174532925199433],AUTHORITY["EPSG","4326"]]

获取shape子文件

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>>> shp = next(iter(shps))

查看shape子文件信息

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>>> shp.keys()

dict_keys(['type', 'id', 'geometry', 'properties'])

type：表示shape子文件的类型

id：shape子文件的序号

geometry：包含shape子文件的类型和经纬度信息(字典类型)，包含了 type 和 coordinates 两个关键词

properties：shape子文件的属性信息

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>>> shp.get('type')
>>> shp.get('id')
>>> shp.get('geometry')

shps 变量包含了一些方法可以获取shape文件中的每个边界，比如 .next，.iterms等。

.next 方法将在 fiona 2.0版本中移除，可改用 next(iter(shps))进行单个迭代，或者使用 shps.iterms 进行循环迭代。

fiona中提供了shp文件的读取方法，但是并没有提供可视化方法，如果使用fiona处理，还需要单独进行画图的操作。

写shp文件

构建shp文件的操作很少使用，但有时候可能需要从已有的shp文件中提取一个子区域。

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subshp = fiona.open('subshp.shp', mode='w', 
                    crs=shps.crs, crs_wkt=shps.crs_wkt, 
                    driver=shps.driver, 
                    encoding=shps.encoding, 
                    schema=shps.schema)

fiona默认的方式是读，只需要改为写，然后提供源文件中的一些信息即可。

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>>> shp = next(iter(shps))
>>> subshp.write(shp)  ## 写入字段
>>> subshp.flush()  ## 更新文件
>>> subshp.close()  ## 关闭文件

上述方法只是从源文件中随意选择了一个子区域，可以根据需要选择特定的区域，然后写入文件即可。

⚠️：不要忘记更新文件。

pyshp

安装

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pip install pyshp

文件读取

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import shapefile

shps = shapefile.Reader('CHN_adm2.shp')

读取后返回的 shps 中也包含了很多方法，其中 .fields 包含了shape文件中的一些字段信息，类似 fiona 中的 .schema 方法：

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>>> shps.fields

[('DeletionFlag', 'C', 1, 0),
 ['ID_0', 'N', 10, 0],
 ['ISO', 'C', 3, 0],
 ['NAME_0', 'C', 75, 0],
 ['ID_1', 'N', 10, 0],
 ['NAME_1', 'C', 75, 0],
 ['ID_2', 'N', 10, 0],
 ['NAME_2', 'C', 75, 0],
 ['HASC_2', 'C', 15, 0],
 ['CCN_2', 'N', 10, 0],
 ['CCA_2', 'C', 254, 0],
 ['TYPE_2', 'C', 50, 0],
 ['ENGTYPE_2', 'C', 50, 0],
 ['NL_NAME_2', 'C', 75, 0],
 ['VARNAME_2', 'C', 150, 0]]

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>>> shps.numRecords  # shape文件中包含了多少个记录数，即子文件数

读取shape子文件

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>>> shp = shps.shapeRecord()

获取子文件属性信息

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>>> shp.record  # 返回列表

[49,
'CHN',
'China',
1,
'Anhui',
1,
'Anqing',
'',
0,
'',
'Dìjíshì',
'Prefecture City',
'安庆市',
'Ānqìng']

类似 fiona 中获取shape子文件的属性信息，但fiona返回为字典。

获取子文件坐标信息

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>>> shp.shape.points # 包含了经纬度坐标
>>> shp.shape.bbox  # shape子文件范围

上述两个库，均可以进行shape文件的读写操作，但并没有提供可视化的方法。如果想看图的时候可以使用ArcGIS或者QGIS，导入文件即可。或者使用geopandas进行处理，geopandas提供了shape文件的处理和可视化，具有更为简便的API。

geopandas

安装

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pip install geopandas

文件处理和可视化

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import geopandas

shps = geopandas.read_file('CHN_adm1.shp')

shps.plot()

包括库导入也只需要3行代码即可。