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pyqgis

pyqgis

Use when extending QGIS with Python plugins, automating map composition, or scripting QGIS processing algorithms. PyQGIS: QGIS Python API for custom tools, processing scripts, and plugin development.

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Zznlgis / opengis-skillsMIT

Documentation de la Skill

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name: pyqgis description: "Use when extending QGIS with Python plugins, automating map composition, or scripting QGIS processing algorithms. PyQGIS: QGIS Python API for custom tools, processing scripts, and plugin development." tags:

python
qgis
gis
processing
vector
raster
rendering
plugin

项目地址： https://github.com/qgis/QGIS

开发者手册： https://docs.qgis.org/4.2/en/docs/pyqgis_developer_cookbook/

Python API 参考： https://qgis.org/pyqgis/4.2/

许可证： GPL-2.0+

概述

PyQGIS 是 QGIS 桌面 GIS 软件的 Python 绑定层，对应 QGIS 源码中 python/ 目录下的绑定代码。它将 QGIS 核心 C++ 类库完整暴露给 Python，使得开发者可以：

在 QGIS Python 控制台中交互式操作
编写 独立 Python 脚本（无需启动 QGIS 桌面）
开发 QGIS 插件扩展桌面功能
调用 Processing 框架执行 100+ 种空间分析算法
进行 地图渲染与导出（PNG / PDF / SVG）

PyQGIS 主要包含以下模块：

模块	说明
`qgis.core`	核心类——图层、要素、几何、坐标系、项目、Processing 等
`qgis.gui`	GUI 组件——地图画布、地图工具、符号选择器等
`qgis.analysis`	空间分析——插值、网络分析、栅格计算等
`qgis.processing`	Processing 算法调用入口（`processing.run()`）
`qgis.server`	QGIS Server Python 插件接口
`qgis.3d`	3D 地图视图相关类
`qgis.PyQt`	PyQt5/PyQt6 兼容层

环境准备

前置条件

安装 QGIS 3.16+（查看 QGIS LTR/最新版）
Python 3.9+（QGIS 自带 Python 环境）

在 QGIS Python 控制台中使用

打开 QGIS 桌面 → 菜单「Plugins → Python Console」，即可直接使用 PyQGIS：

# QGIS 控制台中无需初始化，直接使用
layer = iface.activeLayer()
print(layer.name(), layer.featureCount())

独立脚本（Standalone Script）

在 QGIS 外部运行 Python 脚本时，需要先初始化 QGIS 应用：

import sys
from qgis.core import QgsApplication

# 初始化 QGIS（False 表示不使用 GUI）
qgs = QgsApplication([], False)
qgs.setPrefixPath("/usr", True)  # Linux; Windows 示例："C:/OSGeo4W/apps/qgis"
qgs.initQgis()

# ===== 在此处编写 PyQGIS 代码 =====

# 退出
qgs.exitQgis()

独立脚本中使用 Processing

import sys
from qgis.core import QgsApplication
import processing
from processing.core.Processing import Processing

qgs = QgsApplication([], False)
qgs.setPrefixPath("/usr", True)
qgs.initQgis()

# 初始化 Processing 框架
Processing.initialize()

# 现在可以使用 processing.run()
result = processing.run("native:buffer", {
    'INPUT': '/data/points.shp',
    'DISTANCE': 100,
    'OUTPUT': '/data/buffered.shp'
})

qgs.exitQgis()

Headless 服务器环境

export QT_QPA_PLATFORM=offscreen
python3 my_pyqgis_script.py

核心类一览

项目与应用

类	模块	用途
`QgsApplication`	`qgis.core`	QGIS 应用实例，初始化/退出
`QgsProject`	`qgis.core`	项目管理（单例），加载/保存项目、管理图层

矢量图层与要素

类	模块	用途
`QgsVectorLayer`	`qgis.core`	矢量图层（Shapefile、GeoJSON、PostGIS、内存等）
`QgsFeature`	`qgis.core`	单个要素（几何 + 属性）
`QgsField` / `QgsFields`	`qgis.core`	属性字段定义与集合
`QgsFeatureRequest`	`qgis.core`	要素查询过滤器（空间/属性条件）
`QgsVectorFileWriter`	`qgis.core`	矢量数据写出（SHP、GPKG、GeoJSON 等）
`QgsVectorLayerUtils`	`qgis.core`	矢量图层工具方法集
`QgsSpatialIndex`	`qgis.core`	空间索引，加速空间查询

栅格图层

类	模块	用途
`QgsRasterLayer`	`qgis.core`	栅格图层（GeoTIFF、VRT、WMS 等）
`QgsRasterPipe`	`qgis.core`	栅格渲染管线
`QgsRasterFileWriter`	`qgis.core`	栅格数据写出

几何

类	模块	用途
`QgsGeometry`	`qgis.core`	几何对象封装（含空间操作方法）
`QgsPointXY`	`qgis.core`	二维点坐标
`QgsPoint`	`qgis.core`	三维点坐标（含 Z / M）
`QgsRectangle`	`qgis.core`	矩形范围（Bounding Box）
`QgsWkbTypes`	`qgis.core`	WKB 几何类型枚举
`QgsDistanceArea`	`qgis.core`	距离和面积计算（支持椭球面）

坐标参考系与变换

类	模块	用途
`QgsCoordinateReferenceSystem`	`qgis.core`	坐标参考系（CRS）对象
`QgsCoordinateTransform`	`qgis.core`	坐标变换器
`QgsCoordinateTransformContext`	`qgis.core`	坐标变换上下文

表达式

类	模块	用途
`QgsExpression`	`qgis.core`	QGIS 表达式解析与求值
`QgsExpressionContext`	`qgis.core`	表达式计算上下文
`QgsExpressionContextUtils`	`qgis.core`	创建预设表达式上下文的工具方法

Processing 框架

类	模块	用途
`processing.run()`	`qgis.processing`	执行 Processing 算法的核心入口
`QgsProcessingFeedback`	`qgis.core`	算法执行反馈（进度、日志）
`QgsProcessingContext`	`qgis.core`	算法执行上下文
`QgsProcessingAlgorithm`	`qgis.core`	自定义算法基类
`QgsProcessingParameterDefinition`	`qgis.core`	算法参数定义基类

地图渲染

类	模块	用途
`QgsMapSettings`	`qgis.core`	地图渲染设置（范围、CRS、图层、尺寸）
`QgsMapRendererSequentialJob`	`qgis.core`	顺序渲染任务
`QgsMapRendererParallelJob`	`qgis.core`	并行渲染任务
`QgsLayoutExporter`	`qgis.core`	打印布局导出（PDF、PNG、SVG）
`QgsPrintLayout`	`qgis.core`	打印布局对象

数据提供者

Provider 名称	说明	示例 URI
`ogr`	OGR 矢量（SHP、GeoJSON、GPKG、FileGDB 等）	`/path/to/file.shp`
`gdal`	GDAL 栅格（GeoTIFF、VRT、ECW 等）	`/path/to/dem.tif`
`postgres`	PostgreSQL / PostGIS	`dbname='gis' host=localhost port=5432 table="public"."layer" (geom)`
`memory`	内存图层	`Point?crs=epsg:4326&field=id:integer&field=name:string(50)`
`wms`	WMS / WMTS 服务	`url=https://example.com/wms&layers=dem&crs=EPSG:4326`
`wfs`	WFS 服务	`url=https://example.com/wfs&typename=buildings`
`delimitedtext`	CSV / 分隔文本	`file:///path/to/data.csv?delimiter=,&xField=lon&yField=lat&crs=epsg:4326`
`spatialite`	SpatiaLite 数据库	`dbname='/path/to/db.sqlite' table="layer" (geometry)`
`virtual`	虚拟图层（SQL 查询）	SQL 表达式

项目管理

加载与保存项目

from qgis.core import QgsProject

project = QgsProject.instance()

# 读取项目
project.read("/path/to/project.qgs")

# 获取所有图层
layers = project.mapLayers()  # 返回 dict {layer_id: layer}

# 保存项目
project.write("/path/to/output.qgs")

添加/移除图层

from qgis.core import QgsProject, QgsVectorLayer

project = QgsProject.instance()

layer = QgsVectorLayer("/data/roads.shp", "roads", "ogr")
if layer.isValid():
    project.addMapLayer(layer)

# 移除图层
project.removeMapLayer(layer.id())

矢量图层与栅格图层操作的完整 API 与示例见 reference/vector-raster-layers.md

坐标参考系与变换

创建 CRS

from qgis.core import QgsCoordinateReferenceSystem

# 从 EPSG 代码
crs = QgsCoordinateReferenceSystem("EPSG:4326")

# 从 WKT
crs = QgsCoordinateReferenceSystem.fromWkt(wkt_string)

# 从 Proj 字符串
crs = QgsCoordinateReferenceSystem.fromProj4(proj4_string)

# 获取图层 CRS
crs = layer.crs()
print(crs.authid())       # "EPSG:4326"
print(crs.description())  # "WGS 84"

坐标变换

from qgis.core import QgsCoordinateTransform, QgsCoordinateReferenceSystem, QgsProject

src_crs = QgsCoordinateReferenceSystem("EPSG:4326")
dst_crs = QgsCoordinateReferenceSystem("EPSG:3857")

transform = QgsCoordinateTransform(src_crs, dst_crs, QgsProject.instance())

# 变换单个点
point = transform.transform(QgsPointXY(116.4, 39.9))

# 变换几何
geom.transform(transform)

# 反向变换
point_back = transform.transform(point, QgsCoordinateTransform.ReverseTransform)

表达式

基本表达式求值

from qgis.core import QgsExpression, QgsExpressionContext, QgsExpressionContextUtils

# 简单计算
exp = QgsExpression("1 + 2 * 3")
result = exp.evaluate()  # 7

# 基于要素的表达式
exp = QgsExpression('"population" / "area"')
context = QgsExpressionContext()
context.appendScopes(QgsExpressionContextUtils.globalProjectLayerScopes(layer))

for feature in layer.getFeatures():
    context.setFeature(feature)
    value = exp.evaluate(context)
    print(feature["name"], value)

过滤要素

# 表达式过滤
exp = QgsExpression('"type" = \'residential\' AND "area" > 1000')
request = QgsFeatureRequest(exp)

for feature in layer.getFeatures(request):
    print(feature.attributes())

字段计算器

from qgis.core import QgsExpression

layer.startEditing()

# 使用表达式批量更新字段
expression = QgsExpression('"length" * "width"')
context = QgsExpressionContext()
context.appendScopes(QgsExpressionContextUtils.globalProjectLayerScopes(layer))

field_index = layer.fields().indexOf("area")
for feature in layer.getFeatures():
    context.setFeature(feature)
    value = expression.evaluate(context)
    layer.changeAttributeValue(feature.id(), field_index, value)

layer.commitChanges()

Processing 算法调用、地图渲染与导出、典型工作流示例见 reference/processing-rendering.md

AI 使用建议

关键注意事项

始终检查图层有效性：加载图层后必须检查 layer.isValid()，无效时检查路径和 Provider。
坐标系一致性：空间运算前确保所有图层使用相同 CRS；使用 native:reprojectlayer 或 QgsCoordinateTransform 进行转换。
编辑模式：修改图层数据需 startEditing() → 操作 → commitChanges()；失败可 rollBack()。
Processing 内存输出：将 OUTPUT 设为 'memory:name' 可得到内存图层，避免创建临时文件。
椭球面计算：对地理坐标（经纬度）计算距离/面积时，使用 QgsDistanceArea 并设置椭球体，或使用 Processing 算法指定椭球体。
Headless 环境：无显示器的服务器上必须设置 QT_QPA_PLATFORM=offscreen。
文件路径使用绝对路径：避免工作目录不确定导致文件找不到。
大数据量优化：使用 QgsSpatialIndex 加速空间查询；使用 QgsFeatureRequest 限制返回字段和范围。
表达式语法：字段名用双引号 "field"，字符串值用单引号 'value'。
QGIS 版本兼容：部分 API 在不同版本间有变化，建议使用 LTR 版本（查看当前 LTR）以获得稳定接口；QGIS 当前稳定版为 4.2.2（截至2026年），3.44 LTR（最新 3.44.14）仍受支持。

错误处理

# 图层加载失败
layer = QgsVectorLayer(path, name, provider)
if not layer.isValid():
    print(f"图层加载失败: {layer.error().message()}")

# Processing 算法错误
try:
    result = processing.run("native:buffer", params, feedback=feedback)
except Exception as e:
    print(f"算法执行失败: {e}")

# 编辑提交失败
if not layer.commitChanges():
    errors = layer.commitErrors()
    print(f"提交失败: {errors}")
    layer.rollBack()

参考资源

QGIS 源码仓库： https://github.com/qgis/QGIS
PyQGIS 开发者手册（3.44）： https://docs.qgis.org/3.44/en/docs/pyqgis_developer_cookbook/
PyQGIS API 参考（3.44）： https://qgis.org/pyqgis/3.44/
QGIS 文档仓库： https://github.com/qgis/QGIS-Documentation
QGIS 用户手册： https://docs.qgis.org/3.44/en/docs/user_manual/
PyQGIS 速查表： https://docs.qgis.org/3.44/en/docs/pyqgis_developer_cookbook/cheat_sheet.html

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