利用Python实现Shp格式向GeoJSON的转换方法


Posted in Python onJuly 09, 2019

一、简介

Shp格式是GIS中非常重要的数据格式,主要在Arcgis中使用,但在进行很多基于网页的空间数据可视化时,通常只接受GeoJSON格式的数据,众所周知JSON(JavaScript Object Nonation)是利用键值对+嵌套来表示数据的一种格式,以其轻量、易解析的优点,被广泛使用与各种领域,而GeoJSON就是指在一套规定的语法规则下用JSON格式存储矢量数据,本文就将针对GeoJSON的语法规则,以及如何利用Python完成Shp格式到GeoJSON格式的转换进行介绍。

二、Shp转GeoJSON

2.1 GeoJSON格式说明

GeoJSON本质依旧是JSON,其基本格式如下:

{
 "type": "FeatureCollection",
 "features": []
}

一个完整的GeoJSON文件最外层为一个字典,把整个GeoJSON文件看做自顶向下的树状结构的话,其根目录包含键值对 "type":"FeaturesCollection" ,以及存放所有要素的键值对 "features":[] ,所有矢量要素都存放在这个列表中,每个要素都是一个字典,下面我们来认识一下各种矢量要素在GeoJSON中的规范格式:

点要素(Point):

对于单个点要素,其格式如下:

{"type":"Feature",
 "properties":{value1,value2},
 "geometry":{
  "type":"Point",
  "coordinates":[经度,纬度]
  }
 }

其中properties对应的值为这个要素对应的属性表中按顺序存放的值,geometry对应的值中type指明了要素类型,coordinates传入一个包含两个元素的列表,第一个元素代表经度,第二个元素代表纬度。

多点要素(MultiPoint):

多点要素是点要素的特殊情况,其geometry下的type属性传入"MultiPoint",其coordinates属性传入的是一个二维列表,其最内层列表定义了每个点的经纬度,如下:

{"type":"Feature",
 "properties":{value1,value2},
 "geometry":{
  "type":"MultiPoint",
  "coordinates":[[经度1,纬度1],
    [经度2,纬度2]
   ]
  }
  }

线要素(LineString):

线要素记录的是一条线上所有折点的经纬度信息,只需要按顺序连接这些折点就可以还原一条线的形态,在GeoJSON中线要素与多点要素在coordinates属性上格式相同,区别在于geometry属性需要传入"LineString",如下:

{"type":"Feature",
 "properties":{value1,value2},
 "geometry":{
  "type":"LineString",
  "coordinates":[[经度1,纬度1],
  [经度2,纬度2],
  [经度3,纬度3],
  [经度4,,纬度4]]
  }
 }

多线要素(MultiLineString):

多线要素是多个线要素的组合,因此其coordinates传入三维列表,来组合多条线,对应的geometry下type属性为"MultiLineString",如下:

{"type":"Feature",
 "properties":{value1,value2},
 "geometry":{
  "type":"MultiLineString",
  "coordinates":
  [
   [
    [经度1,纬度1],
    [经度2,纬度2],
    [经度3,纬度3],
    [经度4,纬度4]
   ],
   [
    [经度5,纬度5],
    [经度6,纬度6]
   ]
  ]
    }
 }

多边形要素(Polygon):

多边形要素记录了构成一个多边形所有边缘折点的经纬度信息,其coordinates属性传入"Polygon",其geometry下type属性格式为三维列表,其第三层列表中嵌套的所有列表记录的经纬度按顺序连接即构成了一个多边形,但需要注意的是,多边形头尾折点的经纬度需要相同,才能构成一个闭合的多边形,如下:

{"type":"Feature",
 "properties":{value1,value2},
 "geometry":{
  "type":"Polygon",
  "coordinates":[
      [
       [经度1,纬度1],
       [经度2,纬度2],
       [经度3,纬度3],
       [经度4,纬度4],
       [经度1,纬度1]
      ]
      ]
  }
 }

多多边形要素(MultiPolygon):

多多边形的格式为四维列表,其geometry下type属性传入"MultiPloygon",由于多多边形要素中存在几种特殊情况,下面我们在geojson.io中进行对应GeoJSON数据的可视化以便于理解:

互不重叠的两个多边形:

下面是互不重叠的两个多边形的示例: 

利用Python实现Shp格式向GeoJSON的转换方法

对应的GeoJSON数据如下:

{
 "type": "Feature",
 "properties": {},
 "geometry": {
 "type": "MultiPolygon",
 "coordinates":
 [ 
  [
   [
    [102.74414062499999,36.217687122250574],
    [102.7001953125,35.585851593232356],
    [104.8590087890625,35.496456056584165],
    [104.96337890625,36.24427318493909],
    [102.74414062499999,36.217687122250574]
   ]
  ],
  [
   [
    [102.6397705078125,35.074964853989556],
    [103.0352783203125,34.23905366851639],
    [105.00732421875,34.24813554589752],
    [105.3973388671875,35.77771427205079],
    [104.556884765625,35.05698043137265],
    [102.711181640625,35.16931803601131],
    [102.6397705078125,35.074964853989556]
   ]
  ]
 ]
    }
}

可以看到在多个多边形不重叠时,直接将两个多边形要素对应的三维列表存放在最外层列表下即可。

互有重叠的两个多边形:

互有重叠的多个多边形要素格式同多个不重叠的多边形,效果如下:

 利用Python实现Shp格式向GeoJSON的转换方法

对应的GeoJSON数据如下:

{
 "type": "Feature",
 "properties": {},
 "geometry": {
 "type": "MultiPolygon",
 "coordinates": [
  [
  [
   [101.6455078125,27.68352808378776],
   [114.78515624999999,27.68352808378776],
   [114.78515624999999, 35.209721645221386],
   [101.6455078125,35.209721645221386],
   [101.6455078125,27.68352808378776]
  ]
  ],
  [
  [
   [104.2822265625,30.107117887092357],
   [108.896484375,30.107117887092357],
   [108.896484375,33.76088200086917],
   [104.2822265625,33.76088200086917],
   [104.2822265625,30.107117887092357]
  ]
  ]
 ]
 }
}

有孔的多边形:

有孔的多边形在类别上也是归类到MultiPolygon,下面是一个示例:

 利用Python实现Shp格式向GeoJSON的转换方法

对应的GeoJSON数据如下,可以看出其与多个重叠的多边形的区别在于多边形矢量信息嵌套在第二层列表中:

{
  "type": "Feature",
  "properties": {},
  "geometry": {
  "type": "MultiPolygon",
  "coordinates":
 [ 
  [
   [
    [101.6455078125,27.68352808378776],
    [114.78515624999999,27.68352808378776],
    [114.78515624999999,35.209721645221386],
    [101.6455078125,35.209721645221386],
    [101.6455078125,27.68352808378776]
   ],
   [
    [104.2822265625,30.107117887092357],
    [108.896484375,30.107117887092357],
    [108.896484375,33.76088200086917],
    [104.2822265625,33.76088200086917],
    [104.2822265625,30.107117887092357]
   ]
  ]
 ]
 }
}

2.2 将Shp格式转换为GeoJSON

在2.1中我们较为详细的了解到矢量数据在GeoJSON数据中具体的表现形式,通过下面的自编函数,以Shp文件名称(去除文件拓展名)、Shp文件编码、GeoJSON文件编码为输入参数:

def Shp2JSON(filename,shp_encoding='utf-8',json_encoding='utf-8'):
 '''
 这个函数用于将shp文件转换为GeoJSON文件
 :param filename: shp文件对应的文件名(去除文件拓展名)
 :return:
 '''

 '''创建shp IO连接'''
 reader = shapefile.Reader(filename,encoding=shp_encoding)

 '''提取所有field部分内容'''
 fields = reader.fields[1:]

 '''提取所有field的名称'''
 field_names = [field[0] for field in fields]

 '''初始化要素列表'''
 buffer = []

 for sr in tqdm(reader.shapeRecords()):
  '''提取每一个矢量对象对应的属性值'''
  record = sr.record

  '''属性转换为列表'''
  record = [r.decode('gb2312','ignore') if isinstance(r, bytes)
     else r for r in record]

  '''对齐属性与对应数值的键值对'''
  atr = dict(zip(field_names, record))

  '''获取当前矢量对象的类型及矢量信息'''
  geom = sr.shape.__geo_interface__

  '''向要素列表追加新对象'''
  buffer.append(dict(type="Feature",
       geometry=geom,
       properties=atr))

 '''写出GeoJSON文件'''
 geojson = codecs.open(filename + "-geo.json","w", encoding=json_encoding)
 geojson.write(json.dumps({"type":"FeatureCollection",
        "features":buffer}) + '\n')
 geojson.close()
 print('转换成功!')

下面我们通过一个示例来展示实际转换效果,使用到的Shp数据为中国省份数据,在arcgis中效果如下:

 利用Python实现Shp格式向GeoJSON的转换方法

import shapefile
import json
import codecs

def Shp2JSON(filename,shp_encoding='utf-8',json_encoding='utf-8'):
 '''
 这个函数用于将shp文件转换为GeoJSON文件
 :param filename: shp文件对应的文件名(去除文件拓展名)
 :return:
 '''

 '''创建shp IO连接'''
 reader = shapefile.Reader(filename,encoding=shp_encoding)

 '''提取所有field部分内容'''
 fields = reader.fields[1:]

 '''提取所有field的名称'''
 field_names = [field[0] for field in fields]

 '''初始化要素列表'''
 buffer = []

 for sr in tqdm(reader.shapeRecords()):
  '''提取每一个矢量对象对应的属性值'''
  record = sr.record

  '''属性转换为列表'''
  record = [r.decode('gb2312','ignore') if isinstance(r, bytes)
     else r for r in record]

  '''对齐属性与对应数值的键值对'''
  atr = dict(zip(field_names, record))

  '''获取当前矢量对象的类型及矢量信息'''
  geom = sr.shape.__geo_interface__

  '''向要素列表追加新对象'''
  buffer.append(dict(type="Feature",
       geometry=geom,
       properties=atr))

 '''写出GeoJSON文件'''
 geojson = codecs.open(filename + "-geo.json","w", encoding=json_encoding)
 geojson.write(json.dumps({"type":"FeatureCollection",
        "features":buffer}) + '\n')
 geojson.close()
 print('转换成功!')


if __name__ == '__main__':
 import os
 os.chdir(r'C:\Users\hp\Desktop\飞线图素材')
 Shp2JSON(filename='bou2_4p.shp',
    shp_encoding='gbk',
    json_encoding='utf-8')

运行之后同一目录下出现对应的json文件:

 利用Python实现Shp格式向GeoJSON的转换方法

导入到Kepler.gl中进行可视化:

from keplergl import KeplerGl
import json
with open('bou2_4p.shp-geo.json') as b:
 data = json.load(b)
map1 = KeplerGl(height=700,data={'layer1':data});map1

利用Python实现Shp格式向GeoJSON的转换方法

总结

以上所述是小编给大家介绍的利用Python实现Shp格式向GeoJSON的转换方法 ,希望对大家有所帮助,如果大家有任何疑问请给我留言,小编会及时回复大家的。在此也非常感谢大家对三水点靠木网站的支持!
如果你觉得本文对你有帮助,欢迎转载,烦请注明出处,谢谢!

Python 相关文章推荐
python使用rsa加密算法模块模拟新浪微博登录
Jan 22 Python
Python下rrdtool模块的基本使用方法
Nov 13 Python
老生常谈Python进阶之装饰器
May 11 Python
利用Python读取文件的四种不同方法比对
May 18 Python
python递归打印某个目录的内容(实例讲解)
Aug 30 Python
TensorFlow损失函数专题详解
Apr 26 Python
python range()函数取反序遍历sequence的方法
Jun 25 Python
python寻找list中最大值、最小值并返回其所在位置的方法
Jun 27 Python
Python定义函数功能与用法实例详解
Apr 08 Python
Python内置加密模块用法解析
Nov 25 Python
python为QT程序添加图标的方法详解
Mar 09 Python
python中的selenium安装的步骤(浏览器自动化测试框架)
Mar 17 Python
python实现集中式的病毒扫描功能详解
Jul 09 #Python
python 图片去噪的方法示例
Jul 09 #Python
python 使用plt画图,去除图片四周的白边方法
Jul 09 #Python
浅谈Python小波分析库Pywavelets的一点使用心得
Jul 09 #Python
python basemap 画出经纬度并标定的实例
Jul 09 #Python
python实现列表中最大最小值输出的示例
Jul 09 #Python
python实现基于朴素贝叶斯的垃圾分类算法
Jul 09 #Python
You might like
PHP获取php,mysql,apche的版本信息示例代码
2014/01/16 PHP
微信公众平台天气预报功能开发
2014/07/06 PHP
php去掉文件前几行的方法
2015/07/29 PHP
php设计模式之委托模式
2016/02/13 PHP
Thinkphp5.0框架视图view的循环标签用法示例
2019/10/12 PHP
jQuery分别获取选中的复选框值的示例
2014/06/17 Javascript
JS实现OCX控件的事件响应示例
2014/09/17 Javascript
jsMind通过鼠标拖拽的方式调整节点位置
2015/04/13 Javascript
js实现表单Radio切换效果的方法
2015/08/17 Javascript
基于jquery实现轮播焦点图插件
2016/03/31 Javascript
JavaScript 字符串数字左补位,右补位,取固定长度,截位扩展函数代码
2017/03/25 Javascript
Vue环境搭建+VSCode+Win10的详细教程
2020/08/19 Javascript
Antd的table组件表格的序号自增操作
2020/10/27 Javascript
JavaScript中Object、map、weakmap的区别分析
2020/12/15 Javascript
[01:08:17]2018DOTA2亚洲邀请赛3月29日 小组赛B组 EG VS VGJ.T
2018/03/30 DOTA
[20:30]职业巡回赛回顾
2018/08/09 DOTA
python实现监控linux性能及进程消耗性能的方法
2014/07/25 Python
关于python pyqt5安装失败问题的解决方法
2017/08/08 Python
Python3 中文文件读写方法
2018/01/23 Python
Python随机函数random()使用方法小结
2018/04/29 Python
分享vim python缩进等一些配置
2018/07/02 Python
Django项目基础配置和基本使用过程解析
2019/11/25 Python
详解CSS3原生支持div铺满浏览器的方法
2018/08/30 HTML / CSS
阿联酋手表和配饰购物网站:Rivolishop
2019/11/25 全球购物
科颜氏印度官网:Kiehl’s印度
2021/02/20 全球购物
介绍一下Mysql的存储引擎
2015/02/12 面试题
办公文员的工作岗位职责
2013/11/12 职场文书
2014年五一活动策划方案
2014/03/15 职场文书
小学三年级学生评语
2014/04/22 职场文书
广播节目策划方案
2014/05/23 职场文书
建筑工地标语
2014/06/18 职场文书
无财产离婚协议书范本
2014/10/28 职场文书
房屋分割离婚协议书范本
2014/12/01 职场文书
北京故宫导游词
2015/01/31 职场文书
岗位聘任报告
2015/03/02 职场文书
人工智能深度学习OpenAI baselines的使用方法
2022/05/20 Python