geo_tools

专业地理信息数据处理工具库 —— 基于 geopandas / shapely / fiona

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功能特性

• 统一 IO 接口：一行代码读写 Shapefile、GeoJSON、GeoPackage、File Geodatabase (GDB)、KML、CSV 等格式
• 核心几何运算：基于 Shapely 2.x 的缓冲区、集合运算、有效性检查与自动修复
• 坐标系处理：重投影、CRS 信息查询、批量坐标转换，内置中国常用 CRS 常量
• 空间分析：叠置分析、最近邻、按位置选择、面积加权均值、属性统计汇总
• 配置驱动：通过 .env 或环境变量控制输出路径、日志级别、默认 CRS 等
• 栅格预留接口：为 rasterio 集成预留扩展点

项目结构

geo_tools/
├── geo_tools/           # 主包
│   ├── config/          # Pydantic BaseSettings 全局配置
│   ├── core/            # 核心处理（vector / geometry / projection / raster）
│   ├── io/              # 数据读写（readers / writers，含 GDB）
│   ├── analysis/        # 空间分析（spatial_ops / stats）
│   └── utils/           # 通用工具（logger / validators / config）
├── scripts/             # 独立处理脚本
├── tests/               # pytest 测试套件
├── data/sample/         # 示例数据（GeoJSON）
├── output/              # 处理结果输出目录
├── logs/                # 日志文件目录
├── docs/                # 文档
└── pyproject.toml       # 项目配置与依赖

快速开始

安装依赖

# 推荐使用 conda 安装地理库（避免 GDAL 编译问题）
conda install -c conda-forge geopandas shapely fiona pyproj

# 然后安装本项目（开发模式）
pip install -e ".[dev]"

基本使用

import geo_tools

# 读取矢量数据（自动识别格式）
gdf = geo_tools.read_vector("data/sample/sample_points.geojson")

# 读写 File Geodatabase
layers = geo_tools.list_gdb_layers("path/to/data.gdb")
gdf = geo_tools.read_gdb("path/to/data.gdb", layer="my_layer")
geo_tools.write_gdb(gdf, "output/result.gdb", layer="result")

# 坐标系转换
gdf_proj = geo_tools.reproject(gdf, "EPSG:3857")

# 缓冲区分析
from geo_tools.core.geometry import buffer_geometry
buffered_geom = buffer_geometry(gdf.geometry[0], distance=1000)

# 空间叠置
from geo_tools.analysis.spatial_ops import overlay
result = geo_tools.overlay(layer_a, layer_b, how="intersection")

# 面积加权均值
from geo_tools.analysis.stats import area_weighted_mean
result = area_weighted_mean(polygon_gdf, value_col="soil_ph", group_col="region")

配置

复制 .env.example 为 .env 并按需修改：

GEO_TOOLS_OUTPUT_DIR=D:/output
GEO_TOOLS_DEFAULT_CRS=EPSG:4490
GEO_TOOLS_LOG_LEVEL=DEBUG

运行测试

# 运行全部测试
pytest tests/ -v

# 运行带覆盖率报告
pytest tests/ -v --cov=geo_tools --cov-report=html

运行示例脚本

python scripts/example_workflow.py

GDB 支持说明

本项目通过 fiona>=1.9 的 OpenFileGDB 驱动读写 Esri File Geodatabase（.gdb）。

操作	驱动	要求
读取 GDB	OpenFileGDB	fiona >= 1.9（内置）
写出 GDB	OpenFileGDB	fiona >= 1.9（内置）
编辑 GDB（高级）	FileGDB	需要 ESRI FileGDB API

# 列出所有图层
layers = geo_tools.list_gdb_layers("data.gdb")

# 读取指定图层
gdf = geo_tools.read_gdb("data.gdb", layer="土地利用", crs="EPSG:4490")

# 写出到 GDB（新建或追加图层）
geo_tools.write_gdb(result_gdf, "output.gdb", layer="分析结果", mode="w")

许可证

MIT License