shapely-compute

Shapely による計算幾何学

使用する場面

• 幾何図形（点、線、ポリゴン）の作成
• ブール演算（交差、和、差）
• 空間述語（包含、交差、内包）
• 計測（面積、長さ、距離、重心）
• 幾何変換（平行移動、回転、拡大・縮小）
• 無効なジオメトリの検証と修正

クイックリファレンス

目的	コマンド	例
ジオメトリを作成する	create	create polygon --coords "0,0 1,0 1,1 0,1"
交差	op intersection	op intersection --g1 "POLYGON(...)" --g2 "POLYGON(...)"
包含を確認する	pred contains	pred contains --g1 "POLYGON(...)" --g2 "POINT(0.5 0.5)"
面積を計算する	measure area	measure area --geom "POLYGON(...)"
距離	distance	distance --g1 "POINT(0 0)" --g2 "POINT(3 4)"
変換する	transform translate	transform translate --geom "..." --params "1,2"
検証する	validate	validate --geom "POLYGON(...)"

コマンド

create

座標から幾何オブジェクトを作成します。

# Point
uv run python scripts/shapely_compute.py create point --coords "1,2"

# Line (2+ points)
uv run python scripts/shapely_compute.py create line --coords "0,0 1,1 2,0"

# Polygon (3+ points, auto-closes)
uv run python scripts/shapely_compute.py create polygon --coords "0,0 1,0 1,1 0,1"

# Polygon with hole
uv run python scripts/shapely_compute.py create polygon --coords "0,0 10,0 10,10 0,10" --holes "2,2 8,2 8,8 2,8"

# MultiPoint
uv run python scripts/shapely_compute.py create multipoint --coords "0,0 1,1 2,2"

# MultiLineString (pipe-separated lines)
uv run python scripts/shapely_compute.py create multilinestring --coords "0,0 1,1|2,2 3,3"

# MultiPolygon (pipe-separated polygons)
uv run python scripts/shapely_compute.py create multipolygon --coords "0,0 1,0 1,1 0,1|2,2 3,2 3,3 2,3"

op（演算）

ブール幾何演算を実行します。

# Intersection of two polygons
uv run python scripts/shapely_compute.py op intersection \
    --g1 "POLYGON((0 0,2 0,2 2,0 2,0 0))" \
    --g2 "POLYGON((1 1,3 1,3 3,1 3,1 1))"

# Union
uv run python scripts/shapely_compute.py op union --g1 "POLYGON(...)" --g2 "POLYGON(...)"

# Difference (g1 - g2)
uv run python scripts/shapely_compute.py op difference --g1 "POLYGON(...)" --g2 "POLYGON(...)"

# Symmetric difference (XOR)
uv run python scripts/shapely_compute.py op symmetric_difference --g1 "..." --g2 "..."

# Buffer (expand/erode)
uv run python scripts/shapely_compute.py op buffer --g1 "POINT(0 0)" --g2 "1.5"

# Convex hull
uv run python scripts/shapely_compute.py op convex_hull --g1 "MULTIPOINT((0 0),(1 1),(0 2),(2 0))"

# Envelope (bounding box)
uv run python scripts/shapely_compute.py op envelope --g1 "POLYGON(...)"

# Simplify (reduce points)
uv run python scripts/shapely_compute.py op simplify --g1 "LINESTRING(...)" --g2 "0.5"

pred（述語）

空間的な関係を判定します（ブール値を返します）。

# Does polygon contain point?
uv run python scripts/shapely_compute.py pred contains \
    --g1 "POLYGON((0 0,2 0,2 2,0 2,0 0))" \
    --g2 "POINT(1 1)"

# Do geometries intersect?
uv run python scripts/shapely_compute.py pred intersects --g1 "..." --g2 "..."

# Is g1 within g2?
uv run python scripts/shapely_compute.py pred within --g1 "POINT(1 1)" --g2 "POLYGON(...)"

# Do geometries touch (share boundary)?
uv run python scripts/shapely_compute.py pred touches --g1 "..." --g2 "..."

# Do geometries cross?
uv run python scripts/shapely_compute.py pred crosses --g1 "LINESTRING(...)" --g2 "LINESTRING(...)"

# Are geometries disjoint (no intersection)?
uv run python scripts/shapely_compute.py pred disjoint --g1 "..." --g2 "..."

# Do geometries overlap?
uv run python scripts/shapely_compute.py pred overlaps --g1 "..." --g2 "..."

# Are geometries equal?
uv run python scripts/shapely_compute.py pred equals --g1 "..." --g2 "..."

# Does g1 cover g2?
uv run python scripts/shapely_compute.py pred covers --g1 "..." --g2 "..."

# Is g1 covered by g2?
uv run python scripts/shapely_compute.py pred covered_by --g1 "..." --g2 "..."

measure

幾何を計測します。

# Area (polygons)
uv run python scripts/shapely_compute.py measure area --geom "POLYGON((0 0,1 0,1 1,0 1,0 0))"

# Length (lines, polygon perimeter)
uv run python scripts/shapely_compute.py measure length --geom "LINESTRING(0 0,3 4)"

# Centroid
uv run python scripts/shapely_compute.py measure centroid --geom "POLYGON((0 0,2 0,2 2,0 2,0 0))"

# Bounds (minx, miny, maxx, maxy)
uv run python scripts/shapely_compute.py measure bounds --geom "POLYGON(...)"

# Exterior ring (polygon only)
uv run python scripts/shapely_compute.py measure exterior_ring --geom "POLYGON(...)"

# All measurements at once
uv run python scripts/shapely_compute.py measure all --geom "POLYGON((0 0,2 0,2 2,0 2,0 0))"

distance

ジオメトリ間の距離を計算します。

uv run python scripts/shapely_compute.py distance --g1 "POINT(0 0)" --g2 "POINT(3 4)"
# Returns: {"distance": 5.0, "g1_type": "Point", "g2_type": "Point"}

transform

アフィン変換を実行します。

# Translate (move)
uv run python scripts/shapely_compute.py transform translate \
    --geom "POLYGON((0 0,1 0,1 1,0 1,0 0))" --params "5,10"
# params: dx,dy or dx,dy,dz

# Rotate (degrees, around centroid by default)
uv run python scripts/shapely_compute.py transform rotate \
    --geom "POLYGON((0 0,1 0,1 1,0 1,0 0))" --params "45"
# params: angle or angle,origin_x,origin_y

# Scale (from centroid by default)
uv run python scripts/shapely_compute.py transform scale \
    --geom "POLYGON((0 0,1 0,1 1,0 1,0 0))" --params "2,2"
# params: sx,sy or sx,sy,origin_x,origin_y

# Skew
uv run python scripts/shapely_compute.py transform skew \
    --geom "POLYGON(...)" --params "15,0"
# params: xs,ys (degrees)

validate / makevalid

ジオメトリの妥当性を確認し、修正します。

# Check if valid
uv run python scripts/shapely_compute.py validate --geom "POLYGON((0 0,1 0,1 1,0 1,0 0))"
# Returns: {"is_valid": true, "type": "Polygon", ...}

# Fix invalid geometry (self-intersecting, etc.)
uv run python scripts/shapely_compute.py makevalid --geom "POLYGON((0 0,2 2,2 0,0 2,0 0))"

coords

ジオメトリから座標を抽出します。

uv run python scripts/shapely_compute.py coords --geom "POLYGON((0 0,1 0,1 1,0 1,0 0))"
# Returns: {"coords": [[0,0],[1,0],[1,1],[0,1],[0,0]], "type": "Polygon"}

fromwkt

WKT を解析し、ジオメトリの情報を取得します。

uv run python scripts/shapely_compute.py fromwkt "POLYGON((0 0,1 0,1 1,0 1,0 0))"
# Returns: {"type": "Polygon", "bounds": [...], "area": 1.0, ...}

ジオメトリの種類

• point - 単一の座標（x, y）または（x, y, z）
• line/linestring - 接続された点の列
• polygon - 穴を含む場合もある閉じた図形
• multipoint、multilinestring、multipolygon - コレクション

入力形式

• 座標文字列："0,0 1,0 1,1 0,1"（x,y の組をスペース区切りで指定）
• WKT："POLYGON((0 0, 1 0, 1 1, 0 1, 0 0))"

出力形式

すべてのコマンドは、次の内容を含む JSON を返します。

• wkt：結果のジオメトリを表す WKT
• type：ジオメトリの種類（Point、LineString、Polygon など）
• bounds：（minx, miny, maxx, maxy）
• is_valid、is_empty：妥当性フラグ
• 計測内容に応じたフィールド（area、length、distance など）

よくある使用例

使用例	コマンド
衝突検出	pred intersects
点がポリゴン内にあるかの判定	pred contains
面積の計算	measure area
バッファー領域	op buffer
図形の結合	op union
図形の差し引き	op difference
バウンディングボックス	op envelope または measure bounds
パスの単純化	op simplify

関連スキル

• /math-mode - 数学処理の統合（SymPy、Z3）
• /math-plot - matplotlib による可視化