将GIS点与ESRI形状文件中的多边形匹配

Question

我有一个ESRI形状文件，其中包含大约150个连续地理区域（多边形）的库，它们共同构成一个地理区域。我还有一个包含60,000个事件的csv文件，每个事件都有一组唯一的x，y点坐标。 csv文件中的每个事件都发生在shape文件中150个多边形中的一个（且只有一个）中，但我不知道与每个记录关联哪个多边形。因此，我需要编写一个算法，找出多边形的身份，其中每个事件发生在60,000个事件中。我需要编写的算法输出将使我能够随后计算统计数据，例如特定多边形（地理区域）内发生的特定类型事件的可能性。

（当然，形状文件不仅仅是一个文件。它是一个包含8个文件扩展名的目录，包括.dbf，.prj，.qix，.sbn，.sbx，.shp，.xml，和.shx。）

我没有ArcGIS许可证。我在http://resources.arcgis.com/content/geodatabases/10.0/file-gdb-api找到了文件地理数据库API，但我不确定它是否是正确的工具集，而且我也无法找到示例代码。

任何人都可以向我展示一些代码，用于查找哪些多边形（来自形状文件）中的每一个（来自外部数据源，如csv文件）都属于哪个？ 的

另外，我需要指定我需要能够为每个事件的csv记录添加相关多边形的标识的特定代码。因此，仅仅绘制地图上的点以显示哪些多边形包含事件是不够的。我根本不需要可视化这些数据。相反，我需要的是能够将多边形id标记到csv文件中的每个事件记录，以便我可以进行后续的数据分析，这种分析本质上不是可视的。

还欢迎关于此主题的文章，教程和其他资源的链接。我想这是人们每天都在解决的一个问题，所以如果一个人知道如何找到它，就必须有一个既定的代码库。我每天都用Java编写代码，因此首选Java解决方案。但是，如果你有一个用不同语言编写的好代码示例，我可以从另一种语言中移植一些东西。

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* 编辑：*
我根据Spacedman的建议尝试了以下R代码，并收到以下错误消息：

> myCSV <- read.csv(file="myCSVFile.csv",head=TRUE,sep=",")  
> pts = SpatialPoints(myCSV)  
> ZipCodes = readShapeSpatial("path/myshapefile.shp")  
> overlay(myCSV,ZipCodes)  
Error in function (classes, fdef, mtable)  : unable to find an inherited method for function "overlay", for signature "data.frame", "SpatialPolygonsDataFrame"  
> 

请参阅下面的其他评论。

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第二次编辑：
我最终使用的R代码是：

myCSV <- read.csv(file="myData.csv",head=TRUE,sep=",")  
pts = SpatialPoints(myCSV)  
ZipCodes = readShapeSpatial("myPath/ZipCodes.shp")  
write.csv(ZipCodes$ZIPCODE[overlay(pts,ZipCodes)], "ZipMatches.csv", quote=FALSE, row.names=FALSE)

注意：我必须使用：

summary(ZipCodes)  

查找包含邮政编码编码的字段的名称。在我运行摘要（ZipCodes）之前，脚本只是输出每个邮政编码的索引而不是邮政编码本身。

Answer 1

用于执行点/多边形操作的java库是JTS：

http://www.vividsolutions.com/jts/JTSHome.htm

你可能需要别的东西来读取shapefile，也许这个：

http://openmap.bbn.com/doc/api/com/bbn/openmap/layer/shape/ShapeFile.html

或者可能是对OGR和GDAL的java绑定：

http://gdal.org/java/

但是......你可能只能用开源GIS软件包来做到这一点：Quantum GIS是我最喜欢的，但如果你想要一个基于Java的软件包，那么就有一些 - OpenJump，gvSIG（www.osgeo.org for关于那些事情的所有事情。）

在R中，如果您已将点坐标读入矩阵或数据框：

> xy
            [,1]       [,2]
 [1,]  15.224275  -0.840066
 [2,]  -1.207046   7.959644
 [3,]   9.397658  17.426323
 [4,]  28.242840 -29.581008
 [5,]  18.664603  15.361146
 [6,]   0.975846   8.534910
 [7,] -10.941825  10.438541
 [8,] -10.331097  20.260005
 [9,]   8.105570   9.595169
[10,] -14.468177  14.366980

然后，使用maptools包及其依赖项：

> require(maptools)

首先从坐标中创建一个SpatialPoints对象：

> pts = SpatialPoints(xy)

然后读入你的shapefile：

> africa=readShapeSpatial("/path/to/africa.shp")

现在叠加：

> overlay(pts,africa)
 [1] 12 20 39 27 10 55 22 33 40 45

这是shapefile中行号的向量。您可以在shapefile中轻松查找属性：

> africa$CNTRY_NAME[overlay(pts,africa)]
 [1] Congo      Ghana      Niger      Lesotho    Chad       Togo      
 [7] Guinea     Mauritania Nigeria    Senegal   
61 Levels: Algeria Angola Benin Botswana Burkina Faso Burundi ... Zimbabwe

然后，如果要将矢量写入CSV文件，

> write.csv(africa$CNTRY_NAME[overlay(pts,africa)],file="out.csv")

产生

"","x"
"1","Congo"
"2","Ghana"
"3","Niger"
"4","Lesotho"
"5","Chad"
"6","Togo"
"7","Guinea"
"8","Mauritania"
"9","Nigeria"
"10","Senegal"

引用逗号分隔，标题为'x'。这些东西可以通过write.csv的其他选项进行调整。

如果您的任何点落在多边形之外，则返回叠加向量将为“NA”值，您可能需要对此进行测试：

> if(any(is.na(overlay(pts,africa)))){stop("splash!")}
Error: splash!

纳夫？

Answer 2

对于没有编程的GUI解决方案，您可以查看QGIS软件。

它会毫无问题地加载多边形形状文件，也可以处理creation of a point layer from your CSV file。

60k点不应该成为问题 - 我在笔记本电脑上使用过更大的数据集。

获取多边形的属性就像在两个数据集上执行spatial join一样简单。

此操作的结果将是等效于输入数据的点图层加上连接多边形的属性。

如果涉及过多点击，或者您需要经常重复此类分析，您可以考虑使用PyQGIS编写此流程的脚本。

对于其他解决方案，请查看GIS SE网站上的 Fastest way to spatially join a point CSV with a polygon Shapefile 问题。