简介

shapely是一个Python包，用于集合理论分析和平面特征操作，使用来自GEOS库的函数。GEOS是Java Topology Suite (JTS)的一个移植版本，是PostGIS空间扩展用于PostgreSQL RDBMS的几何引擎。JTS和GEOS的设计在很大程度上受到开放地理空间联盟的简单特征访问规范的指导，而Shapely主要遵循同一套标准类和操作。

shapely的第一个前提是Python程序员应该能够在RDBMS之外执行PostGIS类型的几何操作。并非所有地理数据都源自或驻留在RDBMS中，也不是所有地理数据都最好使用SQL进行处理。我们可以将数据加载到空间RDBMS中来完成工作，但是如果没有命令管理数据库中的数据(“RDBMS”中的“M”)，那么我们就使用了错误的工具来完成工作。第二个前提是特征的持久性、序列化和映射投影是重要的，但正交问题。您可能不需要100个GIS格式阅读器和编写器，也不需要大量的State Plane投影，Shapely不会给您带来负担。第三个前提是Python习惯胜过GIS(在本例中是Java，因为GEOS库派生自Java项目JTS)习惯。

空间数据模型

shapely实现的几何对象的基本类型是点、曲线和曲面。每个点都与平面上的三组点(可能是无限的)相关联。一个特征的内部、边界和外部集合是相互排斥的，它们的结合与整个平面一致。

1. 一个点有一个完全由一个点组成的内部集合，一个完全没有点的边界集合，以及一个由所有其他点组成的外部集合。点的拓扑维数为0。

2. 一条曲线有一个由无限多个点组成的内部集(想象一个在空间中被拖拽的点)，一个由两个端点组成的边界集，以及一个由所有其他点组成的外部集。曲线的拓扑维数为1。

3. 一个表面有一个由无限多个点组成的内部集合(想象一条曲线在空间中被拖拽来覆盖一个区域)，一个由一条或多条曲线组成的边界集合，以及一个由所有其他点组成的外部集合，包括那些可能存在于表面上的孔内的点。曲面的拓扑维数为2。

点类型由point类实现;曲线由LineString和LinearRing类;和表面的多边形类。shaely实现不平滑(即具有连续的切线)曲线。所有的曲线都必须用线性样条近似。所有的圆角块都必须用以线性样条为界的区域来近似。

点的集合由MultiPoint类实现，曲线的集合由MultiLineString类实现，曲面的集合由MultiPolygon类实现。这些集合在计算上并不重要，但对于建模某些类型的特征很有用。例如，通过MultiLineString可以很好地将y形线特征作为一个整体建模。

关系

空间数据模型伴随着一组几何对象之间的自然语言关系——包含、相交、重叠、接触等——以及一个理论框架，用于使用其组成点集相互相交的3x3矩阵来理解它们[3]:DE-9IM。在DE-9IM方面的关系的全面审查在[4]中找到，在本手册中不再重申。

操作

遵循JTS技术规范[5]，本手册将区分构造操作(缓冲、凸包)和集合论操作(交集、并集等)。各个操作将在手册的下一节中详细描述。

坐标系统

即使地球不是平的，也不完全是球形的，但有许多解析问题可以通过将地球特征转换为笛卡尔平面，应用经过验证的算法，然后将结果转换回地理坐标来解决。这种做法和精确的纸质地图的传统一样古老。Shapely不支持坐标系转换。所有对两个或更多特征的操作都假定这些特征存在于同一个笛卡尔平面中。