在地理信息系统 (GIS) 中，边界框 (Bounding Box) 是用来描述一个几何图形的最小矩形区域的。它可以简单地表示为两个坐标：左下角和右上角的点。在这篇文章中，我们将介绍如何使用 Python 的 geojson 库计算一个多边形的边界框。
1 代码实现
下面是一段简单的 Python 代码，它接受一个坐标列表，计算出包含这些坐标的边界框，并返回一个表示这个边界框的字符串：
import geojsondef bbox(coord_list):# 获取所有的x坐标和y坐标xs, ys = zip(*coord_list)# 计算最小最大值min_x, max_x = min(xs), max(xs)min_y, max_y = min(ys), max(ys)# 返回边界框return (min_x, min_y, max_x, max_y)# 测试数据：一个简单的 GeoJSON 多边形poly = geojson.Polygon([[(2.38, 57.322),(23.194, -20.28),(-120.43, 19.15),(2.38, 57.322)]])# 提取坐标coords = list(geojson.utils.coords(poly))# 计算边界框boundary_box = bbox(coords)print("边界框:", boundary_box)
2 代码实现
导入
geojson模块：我们使用了geojson库来处理 GeoJSON 格式的多边形。这是一个非常常见的格式，广泛用于地理数据的表示。import geojson定义
bbox函数：该函数接受一个包含坐标的列表（即一个二维点的集合），然后通过按 X 和 Y 坐标分别排序来计算边界框。边界框的 X 维度和 Y 维度分别取最小和最大的值。def bbox(coord_list):
# 获取所有的x坐标和y坐标
xs, ys = zip(*coord_list)
# 计算最小最大值
min_x, max_x = min(xs), max(xs)
min_y, max_y = min(ys), max(ys)
# 返回边界框
return (min_x, min_y, max_x, max_y)
我们分别对 X 坐标和 Y 坐标进行排序。
box存储的是最小 X 坐标到最大 X 坐标，以及最小 Y 坐标到最大 Y 坐标。最后返回一个表示边界框的数据，格式为
(min_x, min_y, max_x, max_y)。
创建一个多边形：我们使用了 geojson.Polygon() 来定义一个 GeoJSON 格式的多边形，该多边形由一组坐标组成。这里的坐标定义了一个简单的闭合多边形，最后一个点与第一个点相同。
poly = geojson.Polygon([[
(2.38, 57.322),
(23.194, -20.28),
(-120.43, 19.15),
(2.38, 57.322)
]])
计算边界框：我们使用 geojson.utils.coords() 来提取多边形的坐标，并将它们传递给 bbox() 函数进行计算。最后，打印出计算结果。
# 提取坐标
coords = list(geojson.utils.coords(poly))
# 计算边界框
boundary_box = bbox(coords)
print("边界框:", boundary_box)
输出结果
当运行这段代码时，输出如下：
(-120.43 -20.28, 23.194 57.322)
这个输出表示的是该多边形的边界框，左下角的坐标为 (-120.43, -20.28)，右上角的坐标为 (23.194, 57.322)。
3 使用 Folium 进行可视化
部分代码如下：
import folium# 创建一个地图，中心点设置为多边形的大致中心位置center_lat = sum([coord[1] for coord in coords]) / len(coords)center_lon = sum([coord[0] for coord in coords]) / len(coords)m = folium.Map(location=[center_lat, center_lon], zoom_start=4)# 将GeoJSON数据添加到地图上folium.GeoJson(poly).add_to(m)# 显示地图（如果你在Jupyter环境中）m
4 完整代码
import geojsonimport foliumdef bbox(coord_list):# 获取所有的x坐标和y坐标xs, ys = zip(*coord_list)# 计算最小最大值min_x, max_x = min(xs), max(xs)min_y, max_y = min(ys), max(ys)# 返回边界框return (min_x, min_y, max_x, max_y)# 测试数据：一个简单的 GeoJSON 多边形poly = geojson.Polygon([[(2.38, 57.322),(23.194, -20.28),(-120.43, 19.15),(2.38, 57.322)]])# 提取坐标coords = list(geojson.utils.coords(poly))# 计算边界框boundary_box = bbox(coords)print("边界框:", boundary_box)# 创建一个地图，中心点设置为多边形的大致中心位置center_lat = sum([coord[1] for coord in coords]) / len(coords)center_lon = sum([coord[0] for coord in coords]) / len(coords)m = folium.Map(location=[center_lat, center_lon], zoom_start=4)# 将GeoJSON数据添加到地图上folium.GeoJson(poly).add_to(m)# 添加边界框到地图folium.Rectangle(bounds=((boundary_box[1], boundary_box[0]), (boundary_box[3], boundary_box[2])),color="red",fill=False,popup="Boundary Box").add_to(m)# 显示地图（如果你在Jupyter环境中）m# 保存地图为HTML文件（可选）m.save("polygon_with_bbox_map.html")
5 总结
通过这段简短的代码，我们展示了如何使用 Python 计算 GeoJSON 多边形的边界框。
曾经我使用这段代码将矢量文件转为yolo样本，今天把部分的过程记录下来。
至于folium的可视化的内容，是为了写这篇博客而增加的部分。
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