（數據科學學習手札94）QGIS+Conda+jupyter玩轉Python GIS

本文完整代碼及數據已上傳至個人Github倉庫https://github.com/CNFeffery/DataScienceStudyNotes

1 簡介

　　QGIS隨着近些年的發展，得益於其開源免費的特色，功能不斷被世界各地的貢獻者們開發完善，運算速度也很是出色，使得愈來愈多的Giser們從臃腫緩慢的Arcgis等傳統平臺轉向QGIS。

圖1

　　最重要的是，QGIS面向Python的接口PyQgis不只能夠用來開發QGIS插件，還能夠配合Conda完美地避開路徑配置的過程，直接與Conda虛擬環境集成在一塊兒，從而爲所欲爲地在jupyter notebook之類的編輯器中書寫Python代碼調用各類QGIS中的地理計算功能，進而彌補geopandas在某些功能上的還沒有完善之處。

圖2

　　本文就將爲你們展現如何集成QGIS到Conda環境裏，並基於建好的環境在jupyter lab中調用QGIS從而解決實際計算問題。

2 配置QGIS+Conda+jupyter lab

　　接下來咱們從0開始，完整地展現如何構建QGIS+Conda+jupyter lab的集成。

　　在已經正確安裝和配置anaconda或miniconda的機器上，在終端執行conda create -n QGIS python=3.7 -y來創建一個Python虛擬環境，這裏選擇3.7版本的Python。

圖3

　　接下來咱們執行conda activate QGIS激活剛剛建立好的環境以後，接着執行conda install -c conda-forge qgis -y來直接安裝QGIS相關組件。

　　若是你的下載過程很是緩慢且你沒有「特殊」的上網技巧，能夠將-c參數後的源更換爲國內的清華大學對應鏡像（https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/anaconda/cloud/conda-forge），由於QGIS自己有着必定的體積且依賴包衆多，這一步耐心等待完成便可。

　　安裝成功後，直接執行qgis命令就能夠打開傳統的帶界面的QGIS應用：

圖4

　　但這並非本文的重點，咱們關注的是如何實如今jupyter lab裏寫代碼調用QGIS功能，接下來咱們來安裝jupyter lab：

conda install nodejs jupyterlab -y

　　安裝完成後咱們執行jupyter lab來啓動它：

圖5

　　接着咱們建立新的notebook，測試一下QGIS是否能夠正確導入：

圖6

　　若是你能夠成功執行上述代碼，那麼恭喜你已經完成了全部環境配置工做，由於是集成在conda虛擬環境中的，因此咱們免去了全部配置QGIS相關路徑的工做（爽翻了是否是~）。

　　爲了方便下面的功能演示咱們順便把geopandas也安裝了：

conda install -c conda-forge geopandas -y

　　接下來咱們先來查看全部可用的QGIS中的算法功能：

# 查看可用的全部QGIS功能
from processing.core.Processing import Processing
from qgis.analysis import QgsNativeAlgorithms

Processing.initialize()
QgsApplication.processingRegistry().addProvider(QgsNativeAlgorithms())
for alg in QgsApplication.processingRegistry().algorithms():
        print(alg.id(), "中的", alg.displayName(), '可用！')

　　輸出的結果內容很是之多，能夠說囊括了咱們經常使用的全部QGIS功能，譬如漁網建立工具：

圖7

　　正好geopandas中沒有現成的建立漁網功能，下面咱們就覺得重慶市建立漁網爲例。

　　首先咱們導入對應的重慶市域矢量文件，這裏的可視化須要matplotlib和descartes兩個庫的支持，請確保已經安裝好它們：

import geopandas as gpd

# 從矢量文件建立QGIS圖層
chongqing = QgsVectorLayer('重慶市.geojson')

gpd.read_file('重慶市.geojson').plot();

圖8

　　接着咱們就須要使用到前面打印功能列表時看到的Create grid功能，經過下面的方式能夠查看全部在功能列表中出現的算法：

from processing import algorithmHelp

# 查看漁網建立工具的說明文檔
algorithmHelp("native:creategrid")

圖9

　　若是你使用過QGIS中的漁網建立工具，經過閱讀上述的參數說明必定很快就能明白各個參數的意義，下面咱們根據本身的需求建立10000x10000米的正方形漁網：

from processing import run

chongqing = gpd.read_file('重慶市.geojson')

# 獲取投影座標系下的bbox信息
total_bounds = chongqing.to_crs('EPSG:2381').total_bounds

params = {
    'INPUT': chongqing,
    'TYPE': 2,
    'EXTENT': f'{total_bounds[0]},{total_bounds[2]},{total_bounds[1]},{total_bounds[3]}',
    'HSPACING': 10000,
    'VSPACING': 10000,
    'HOVERLAY': 0,
    'VOVERLAY': 0,
    'CRS': 'EPSG:2381',
    'OUTPUT': '重慶10000x10000漁網測試.geojson' # 導出到外部GeoJSON文件
}

feedback = QgsProcessingFeedback()
run("native:creategrid", params, feedback=feedback)

　　在QGIS中查看漁網結果：

圖10

　　經過geopandas查看座標參考系信息：

圖11

　　經過這樣的方式，咱們就能夠實如今外部編輯器中靈活調用QGIS工具的目的。

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