GeoPandas 地理空间数据分析
GeoPandas 扩展了 Pandas 的功能，使其能够对几何类型进行空间操作。它结合了 Pandas 的数据处理能力和 Shapely 的计算几何能力。
何时使用
本技能适用于：
- 读写地理数据：处理 Shapefile, GeoJSON, GeoPackage, PostGIS 等格式。
- 几何操作：计算缓冲区 (
buffer)、化简 (simplify)、寻找中心点 (centroid)、凸包运算。 - 空间分析：空间连接 (
sjoin)、叠置分析 (overlay)、按属性合并 (dissolve)、裁剪。 - 坐标投影 (CRS)：检查、设置和转换坐标参考系（如从 WGS84 转为特定投影系以计算面积）。
- 地图绘制：创建静态统计地图 (Choropleth maps) 或交互式地图 (
explore)。
核心概念
- GeoSeries：带空间操作的几何向量。
- GeoDataFrame：带
geometry列的表格数据结构。
快速开始
import geopandas as gpd
# 读取数据
gdf = gpd.read_file("china_provinces.json")
# 转换投影 (转为 Web Mercator 以计算面积)
gdf_projected = gdf.to_crs("EPSG:3857")
gdf_projected['area_sqkm'] = gdf_projected.geometry.area / 10**6
# 空间连接: 找出在特定省份内的点
points_in_provinces = gpd.sjoin(points_gdf, gdf, predicate='within')
# 绘制地图
gdf.plot(column='population', cmap='YlOrRd', legend=True)
性能与最佳实践
- 投影转换：进行面积、距离计算前，务必转为投影坐标系 (Projected CRS)。
- 空间索引：GeoPandas 自动为大多数操作创建空间索引，提高查询效率。
- 坐标匹配：在进行空间连接 (
sjoin) 或叠置 (overlay) 前，确保两个图层的 CRS 一致。 - 格式选择：现代工作流推荐使用 GeoPackage (.gpkg) 格式，优于传统的 Shapefile。
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