Shapelyを使ってみよう

さて、本日はShapelyを使ってみようと思います。

Shapelyとは

Shapelyは、GEOSをベースとしたpythonライブラリで、ジオメトリの操作および分析のために使われます。GIS関係のPythonライブラリではかなり有名だと思います。

特徴

1. 二点間の距離を計測したり、エリアの面積を計測することができる
2. プロジェクション（投影法とか座標系）関係の処理はできない
3. wktやjsonのシリアライズ、デシリアライズができる

要するに地理空間データを計算するためのライブラリですね。

投影法？座標系？という方は以下のエントリーを読んでみてください。
www.gis-py.com

また、以下のエントリーでもShapelyを紹介していますので、興味のある方はぜひ読んでみてください。
www.gis-py.com

Shapelyでのジオメトリの扱い

ジオメトリの主なプロパティ

プロパティ	値
area	面積
bounds	minx, miny, maxx, maxy
length	長さ
geom_type	ジオメトリタイプ

ジオメトリの種類

ジオメトリ	特徴
Point	Pointはポイントですね。データ上の点です。
LineString	ラインですね。ポイントの配列がラインを形成しているイメージでしょうか。
LinearRing	リングのようになるラインですね。出発点に最終点のLinsStringを含みます。それぞれのLinearRingは交差または触れることができません。
Polygon	ポリゴンですね。穴の開いたポリゴンを作ることもできます。
MultiPoint	pointのcollectionです。レコードとしては一つだけど、ジオメトリは複数あるイメージでしょうか。
MultiLineString	LineStringのcollectionです。考え方はMultiPointと同じです。
MultiPolygon	Polygonのcollectionをです。考え方はMultiPointと同じです。
GeometryCollection	Point, Line, LinearRing, Polygonを組み合わせたcollectionです。

各ジオメトリを扱うサンプルコード

Point

ポイントのプロパティを確認してみます。

from shapely.geometry import Point
point = Point(1.0, 2.0)

print point.area
print point.bounds
print point.length
print point.geom_type
point

当たり前ですが、ポイントなので面積と長さは0ですね。

バッファ

バッファをとってみます。

from shapely.geometry import Point
point = Point(0.0, 0.0)
polygon = point.buffer(10.0)

print polygon.area
print polygon.bounds
print polygon.length
print polygon.geom_type
polygon

ある地点に配置したポイントのバッファをとるとポリゴンを作ることができます。

距離

ジオメトリ間の距離を測ってみます。

from shapely.geometry import Point
point1 = Point(0.0, 0.0)
point2 = Point(1.0, 1.0)

point1.distance(point2)

LineString

ラインですね。ポイントの配列がラインを形成します。

from shapely.geometry import LineString
line = LineString([(0, 0), (1, 1),(1,0),(2,1)])
line

LinearRing

ラインリングは面白い考えですね。出発点に最終点のLinsStringを含みます。それぞれのLinearRingは交差または触れることができません。以下のbはポイントが交差しているので不正なラインリングですね。

from shapely.geometry.polygon import LinearRing
ring = LinearRing([(0, 0), (1, 1), (1, 0)])
ring

三点しか指定していないのにリングになりました。これがラインリングの考えですね。

Polygon

ポリゴンは通常のポリゴンと以下のように穴の開いたポリゴンも作ることができます。ただし、以下のb,c,dは不正なポリゴンと認識されます。

from shapely.geometry import Polygon
polygon = Polygon([(0, 0), (0, 1), (1, 1), (1, 0)])
polygon

from shapely.geometry import Polygon
ext = [(0, 0), (0, 2), (2, 2), (2, 0), (0, 0)]
int = [(1, 0), (0.5, 0.5), (1, 1), (1.5, 0.5), (1, 0)][::-1]
polygon = Polygon(ext, [int])
polygon

こんな感じで穴の開いたポリゴンを作ることができます。

GeometryCollection

コレクションは、Point, Lines, LinearRing, Polygonを組み合わせたcollectionを表します。

from shapely.geometry import LineString
a = LineString([(0, 0), (1, 1), (1,2), (2,2)])
b = LineString([(0, 0), (1, 1), (2,1), (2,2)])
x = a.intersection(b)
x

二つのラインリングが交差する箇所を抽出しました。これがコレクションですね。

MultiPoint

ポイントのコレクションですね。

from shapely.geometry import MultiPoint
points = MultiPoint([(0.0, 0.0), (1.0, 1.0)])
points

MultiLineString

ラインのコレクションですね

from shapely.geometry import MultiLineString
coords = [((0, 0), (1, 1)), ((-1, 0), (1, 0))]
lines = MultiLineString(coords)
lines

MultiPolygon

ポリゴンのコレクションですね。以下のbのようなマルチポリゴンは不正なものとして扱われます。

from shapely.geometry import MultiPolygon

coords = [((0, 0), (0, 1), (1, 1), (1, 0),(, 2), (0, 3), (3, 3), (3, 2))]
polygons= MultiLineString(coords)
polygons

以上です。今回紹介したものはShapelyの基本的な考え方だけですが、いかがでしたでしょうか。個人的にはすごく便利で使い勝手のいいライブラリだと思います。興味のある方はぜひ使ってみてください。