QGIS+Conda+jupyter玩轉Python GIS

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❞1 簡介

QGIS隨著近些年的發展，得益於其開源免費的特點，功能不斷被世界各地的貢獻者們開發完善，運算速度也非常出色，使得越來越多的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不僅可以用來開發QGIS插件，還可以配合Conda完美地避開路徑配置的過程，直接與Conda虛擬環境集成在一起，從而隨心所欲地在jupyter notebook之類的編輯器中書寫Python代碼調用各種QGIS中的地理計算功能，進而彌補geopandas在某些功能上的尚未完善之處。

圖2

本文就將為大家展示如何集成QGIS到Conda環境裡，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 配置環境&功能演示

接下來我們從0開始，完整地展示如何構建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來建立一個Python虛擬環境，這裡選擇3.7版本的Python。

圖3

接下來我們執行conda activate QGIS激活剛剛創建好的環境之後，接著執行conda install -c conda-forge qgis -y來直接安裝QGIS相關組件。

如果你的下載過程非常緩慢且你沒有「特殊」的上網技巧，可以將-c參數後的源更換為國內的清華大學對應鏡像（https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/anaconda/cloud/conda-forge），因為QGIS本身有著一定的體積且依賴包眾多，這一步耐心等待完成即可。

安裝成功後，直接執行qgis命令就可以打開傳統的帶界面的QGIS應用：

圖4

但這並不是本文的重點，我們關注的是如何實現在jupyter lab裡寫代碼調用QGIS功能，接下來我們來安裝jupyter lab：

conda install nodejs jupyterlab -y
安裝完成後我們執行jupyter lab來啟動它：
圖5
接著我們創建新的notebook，測試一下QGIS是否可以正確導入：
圖6
如果你可以成功執行上述代碼，那麼恭喜你已經完成了所有環境配置工作，因為是集成在conda虛擬環境中的，所以我們免去了所有配置QGIS相關路徑的工作（爽翻了是不是~）。
為了方便下面的功能演示我們順便把geopandas也安裝了：
conda install -c conda-forge geopandas -y
接下來我們先來查看所有可用的QGIS中的算法功能：
# 查看可用的所有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！')
輸出的結果內容非常之多，可以說囊括了我們常用的所有QGIS功能，譬如「漁網創建工具」：
圖7
正好geopandas中沒有現成的創建漁網功能，下面我們就以為「重慶市創建漁網為例」。
首先我們導入對應的重慶市域矢量文件，這裡的可視化需要matplotlib和descartes兩個庫的支持，請確保已經安裝好它們：
import geopandas as gpd

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

gpd.read_file('重慶市.geojson').plot();
圖8
接著我們就需要使用到前面列印功能列表時看到的Create grid功能，通過下面的方式可以查看所有在功能列表中出現的算法：
from processing import algorithmHelp

# 查看漁網創建工具的說明文檔
algorithmHelp("native:creategrid")
圖9
如果你使用過QGIS中的「漁網創建工具」，通過閱讀上述的參數說明一定很快就能明白各個參數的意義，下面我們根據自己的需求創建10000x10000米的正方形漁網：
from processing import run

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

# 獲取投影坐標系下的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
通過geopandas查看坐標參考系信息：
圖11
通過這樣的方式，我們就可以實現在外部編輯器中靈活調用QGIS工具的目的。
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