Shapely几何计算Skill shapely-compute

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名称: shapely-compute 描述: 使用Shapely进行计算几何 - 创建几何形状、布尔操作、测量、空间关系判断 触发词: [“几何”, “多边形”, “交集”, “面积”, “包含”, “点间距离”, “缓冲区”, “凸包”, “质心”, “WKT”]

使用Shapely进行计算几何

何时使用

• 创建几何形状（点、线、多边形）
• 布尔操作（交集、并集、差集）
• 空间关系判断（包含、相交、内部）
• 测量（面积、长度、距离、质心）
• 几何变换（平移、旋转、缩放）
• 验证和修复无效几何形状

快速参考

我想要…	命令	示例
创建几何形状	create	create polygon --coords "0,0 1,0 1,1 0,1"
交集	op intersection	op intersection --g1 "POLYGON(...)" --g2 "POLYGON(...)"
检查包含	pred contains	pred contains --g1 "POLYGON(...)" --g2 "POINT(0.5 0.5)"
计算面积	measure area	measure area --geom "POLYGON(...)"
距离	distance	distance --g1 "POINT(0 0)" --g2 "POINT(3 4)"
变换	transform translate	transform translate --geom "..." --params "1,2"
验证	validate	validate --geom "POLYGON(...)"

命令

create

从坐标创建几何对象。

# 点
uv run python scripts/shapely_compute.py create point --coords "1,2"

# 线（2个或更多点）
uv run python scripts/shapely_compute.py create line --coords "0,0 1,1 2,0"

# 多边形（3个或更多点，自动闭合）
uv run python scripts/shapely_compute.py create polygon --coords "0,0 1,0 1,1 0,1"

# 带孔的多边形
uv run python scripts/shapely_compute.py create polygon --coords "0,0 10,0 10,10 0,10" --holes "2,2 8,2 8,8 2,8"

# 多点
uv run python scripts/shapely_compute.py create multipoint --coords "0,0 1,1 2,2"

# 多线串（管道分隔的线）
uv run python scripts/shapely_compute.py create multilinestring --coords "0,0 1,1|2,2 3,3"

# 多多边形（管道分隔的多边形）
uv run python scripts/shapely_compute.py create multipolygon --coords "0,0 1,0 1,1 0,1|2,2 3,2 3,3 2,3"

op（操作）

布尔几何操作。

# 两个多边形的交集
uv run python scripts/shapely_compute.py op intersection \
    --g1 "POLYGON((0 0,2 0,2 2,0 2,0 0))" \
    --g2 "POLYGON((1 1,3 1,3 3,1 3,1 1))"

# 并集
uv run python scripts/shapely_compute.py op union --g1 "POLYGON(...)" --g2 "POLYGON(...)"

# 差集（g1 - g2）
uv run python scripts/shapely_compute.py op difference --g1 "POLYGON(...)" --g2 "POLYGON(...)"

# 对称差集（XOR）
uv run python scripts/shapely_compute.py op symmetric_difference --g1 "..." --g2 "..."

# 缓冲区（扩展/侵蚀）
uv run python scripts/shapely_compute.py op buffer --g1 "POINT(0 0)" --g2 "1.5"

# 凸包
uv run python scripts/shapely_compute.py op convex_hull --g1 "MULTIPOINT((0 0),(1 1),(0 2),(2 0))"

# 外包矩形（边界框）
uv run python scripts/shapely_compute.py op envelope --g1 "POLYGON(...)"

# 简化（减少点）
uv run python scripts/shapely_compute.py op simplify --g1 "LINESTRING(...)" --g2 "0.5"

pred（关系判断）

空间关系测试（返回布尔值）。

# 多边形是否包含点？
uv run python scripts/shapely_compute.py pred contains \
    --g1 "POLYGON((0 0,2 0,2 2,0 2,0 0))" \
    --g2 "POINT(1 1)"

# 几何形状是否相交？
uv run python scripts/shapely_compute.py pred intersects --g1 "..." --g2 "..."

# g1是否在g2内部？
uv run python scripts/shapely_compute.py pred within --g1 "POINT(1 1)" --g2 "POLYGON(...)"

# 几何形状是否接触（共享边界）？
uv run python scripts/shapely_compute.py pred touches --g1 "..." --g2 "..."

# 几何形状是否交叉？
uv run python scripts/shapely_compute.py pred crosses --g1 "LINESTRING(...)" --g2 "LINESTRING(...)"

# 几何形状是否不相交（无交集）？
uv run python scripts/shapely_compute.py pred disjoint --g1 "..." --g2 "..."

# 几何形状是否重叠？
uv run python scripts/shapely_compute.py pred overlaps --g1 "..." --g2 "..."

# 几何形状是否相等？
uv run python scripts/shapely_compute.py pred equals --g1 "..." --g2 "..."

# g1是否覆盖g2？
uv run python scripts/shapely_compute.py pred covers --g1 "..." --g2 "..."

# g1是否被g2覆盖？
uv run python scripts/shapely_compute.py pred covered_by --g1 "..." --g2 "..."

measure（测量）

几何测量。

# 面积（多边形）
uv run python scripts/shapely_compute.py measure area --geom "POLYGON((0 0,1 0,1 1,0 1,0 0))"

# 长度（线、多边形周长）
uv run python scripts/shapely_compute.py measure length --geom "LINESTRING(0 0,3 4)"

# 质心
uv run python scripts/shapely_compute.py measure centroid --geom "POLYGON((0 0,2 0,2 2,0 2,0 0))"

# 边界（minx, miny, maxx, maxy）
uv run python scripts/shapely_compute.py measure bounds --geom "POLYGON(...)"

# 外环（仅多边形）
uv run python scripts/shapely_compute.py measure exterior_ring --geom "POLYGON(...)"

# 所有测量一次完成
uv run python scripts/shapely_compute.py measure all --geom "POLYGON((0 0,2 0,2 2,0 2,0 0))"

distance（距离）

几何形状之间的距离。

uv run python scripts/shapely_compute.py distance --g1 "POINT(0 0)" --g2 "POINT(3 4)"
# 返回: {"distance": 5.0, "g1_type": "Point", "g2_type": "Point"}

transform（变换）

仿射变换。

# 平移（移动）
uv run python scripts/shapely_compute.py transform translate \
    --geom "POLYGON((0 0,1 0,1 1,0 1,0 0))" --params "5,10"
# 参数: dx,dy 或 dx,dy,dz

# 旋转（度，默认围绕质心）
uv run python scripts/shapely_compute.py transform rotate \
    --geom "POLYGON((0 0,1 0,1 1,0 1,0 0))" --params "45"
# 参数: 角度 或 角度,原点_x,原点_y

# 缩放（默认从质心）
uv run python scripts/shapely_compute.py transform scale \
    --geom "POLYGON((0 0,1 0,1 1,0 1,0 0))" --params "2,2"
# 参数: sx,sy 或 sx,sy,原点_x,原点_y

# 倾斜
uv run python scripts/shapely_compute.py transform skew \
    --geom "POLYGON(...)" --params "15,0"
# 参数: xs,ys（度）

validate / makevalid（验证/修复）

检查和修复几何形状有效性。

# 检查是否有效
uv run python scripts/shapely_compute.py validate --geom "POLYGON((0 0,1 0,1 1,0 1,0 0))"
# 返回: {"is_valid": true, "type": "Polygon", ...}

# 修复无效几何形状（如自相交）
uv run python scripts/shapely_compute.py makevalid --geom "POLYGON((0 0,2 2,2 0,0 2,0 0))"

coords（坐标）

从几何形状提取坐标。

uv run python scripts/shapely_compute.py coords --geom "POLYGON((0 0,1 0,1 1,0 1,0 0))"
# 返回: {"coords": [[0,0],[1,0],[1,1],[0,1],[0,0]], "type": "Polygon"}

fromwkt（从WKT解析）

解析WKT并获取几何信息。

uv run python scripts/shapely_compute.py fromwkt "POLYGON((0 0,1 0,1 1,0 1,0 0))"
# 返回: {"type": "Polygon", "bounds": [...], "area": 1.0, ...}

几何类型

• point - 单个坐标（x, y）或（x, y, z）
• line/linestring - 连接的点的序列
• polygon - 闭合形状，可选孔
• multipoint, multilinestring, multipolygon - 集合

输入格式

• 坐标字符串: "0,0 1,0 1,1 0,1"（以空格分隔的x,y对）
• WKT: "POLYGON((0 0, 1 0, 1 1, 0 1, 0 0))"

输出格式

所有命令返回JSON，包含：

• wkt: 结果几何形状的WKT表示
• type: 几何类型（Point、LineString、Polygon等）
• bounds: （minx, miny, maxx, maxy）
• is_valid, is_empty: 有效性标志
• 测量特定字段（面积、长度、距离等）

常见用例

用例	命令
碰撞检测	pred intersects
点-多边形测试	pred contains
面积计算	measure area
缓冲区生成	op buffer
形状组合	op union
形状减法	op difference
边界框	op envelope 或 measure bounds
路径简化	op simplify

相关技能

• /math-mode - 完整的数学编排（SymPy, Z3）
• /math-plot - 使用matplotlib可视化