系列目录：
【QGIS二次开发】地图显示与交互-01_qgis二次开发加载地图案例-优快云博客
【QGIS二次开发】地图显示与交互-02_setlayerlabeling-优快云博客
5.1 矢量缓冲区分析
功能点描述：
矢量缓冲区分析：分别实现点、线路和区的缓冲区，并输出结果区文件。
运行截图：
操作前：
图 89 示例数据
操作后：
图 90 缓冲区结果
主要代码如下：
该代码是一个执行缓冲区分析的函数performBufferAnalysis。首先，它通过GDAL库注册所有驱动器，打开输入文件，获取输入图层，并创建输出文件和输出图层。接着，它使用OGRGeometryFactory创建一个用于缓冲区分析的几何对象(wkbPolygon)。然后，通过遍历输入图层的要素，获取每个要素的几何对象，并对几何对象执行缓冲区分析。缓冲距离和段数通过参数传递，生成缓冲区分析后的几何对象。
随后，创建输出要素，将缓冲区分析后的几何对象设置为输出要素的几何对象，并将输出要素写入输出图层。最后，释放内存，关闭输入文件和输出文件，弹出提示框告知用户缓冲区分析已完成。然后，通过QgsVectorLayer类将输出文件作为图层添加到QgsProject中，并刷新地图画布，以在地图中显示缓冲区分析的结果。
void ZoneAnalysis::performBufferAnalysis(const QString& inputFilePath, const QString& outputFilePath, double bufferDistance) {
// 注册所有的驱动器
GDALAllRegister();
// 打开输入文件
GDALDataset* inputDataset = (GDALDataset*)GDALOpenEx(inputFilePath.toStdString().c_str(), GDAL_OF_VECTOR, nullptr, nullptr, nullptr);
if (inputDataset == nullptr) {
QMessageBox::critical(this, "错误", "无法打开输入文件！");
return;
}
// 获取输入图层
OGRLayer* inputLayer = inputDataset->GetLayer(0);
// 创建输出文件
GDALDriver* driver = GetGDALDriverManager()->GetDriverByName("ESRI Shapefile");
GDALDataset* outputDataset = driver->Create(outputFilePath.toStdString().c_str(), 0, 0, 0, GDT_Unknown, nullptr);
if (outputDataset == nullptr) {
QMessageBox::critical(this, "错误", "无法创建输出文件！");
GDALClose(inputDataset);
return;
}
// 创建输出图层
OGRLayer* outputLayer = outputDataset->CreateLayer("buffer", nullptr, wkbPolygon, nullptr);
if (outputLayer == nullptr) {
QMessageBox::critical(this, "错误", "无法创建输出图层！");
GDALClose(outputDataset);
GDALClose(inputDataset);
return;
}
// 创建缓冲区分析对象
OGRGeometryFactory::createGeometry(wkbPolygon);
// 遍历输入图层的要素
inputLayer->ResetReading();
OGREnvelope envelope;
while (OGRFeature* feature = inputLayer->GetNextFeature()) {
OGRGeometry* geometry = feature->GetGeometryRef();
if (geometry != nullptr) {
// 执行缓冲区分析
OGRGeometry* bufferGeometry = geometry->Buffer(bufferDistance, 30);
// 创建输出要素
OGRFeature* outputFeature = OGRFeature::CreateFeature(outputLayer->GetLayerDefn());
outputFeature->SetGeometry(bufferGeometry);
// 将输出要素写入输出图层
outputLayer->CreateFeature(outputFeature);
// 释放内存
OGRFeature::DestroyFeature(outputFeature);
OGRGeometryFactory::destroyGeometry(bufferGeometry);
}
// 释放内存
OGRFeature::DestroyFeature(feature);
}
// 释放资源
GDALClose(outputDataset);
GDALClose(inputDataset);
// 缓冲区分析完成后，关闭缓冲区框
this->close();
// 弹出提示框告知用户
QMessageBox::information(this, "提示", "缓冲区分析已完成！");
// 从输出路径打开shp
QFileInfo fi(outputFilePath);
if (!fi.exists()) { return; }
QString layerBaseName = fi.baseName(); // 图层名称
QgsVectorLayer* vecLayer = new QgsVectorLayer(outputFilePath, layerBaseName);
if (!vecLayer) { return; }
if (!vecLayer->isValid())
{
QMessageBox::information(0, "", "layer is invalid");
return;
}
QgsProject::instance()->addMapLayer(vecLayer);
m_mapCanvas->refresh();
//m_mapCanvas->setExtent(vecLayer->extent());
//layers.append(vecLayer);
//m_mapCanvas->setLayers(layers);
//m_mapCanvas->refresh();
} 5.2 矢量裁剪分析
功能点描述：
矢量裁剪分析：分别用矩形、圆和任意多边形对矢量图层进行裁剪，并将裁剪结果输出到矢量文件。
运行截图：
操作前：
图 91 裁剪数据
操作后：
图 92 裁剪效果
主要代码：
这段代码是一个名为ZoneCut的类的成员函数，用于对两个矢量文件进行裁剪，并将裁剪后的结果输出到一个新的矢量文件中。首先，它初始化GDAL库。然后，通过打开两个输入文件，创建输出文件，以及获取相应的图层等操作，准备进行矢量文件的裁剪操作。如果打开输入文件或创建输出文件失败，则函数会提前返回。
在裁剪操作的过程中，它遍历第一个输入文件的每一个特征，获取其几何体，并为每个特征创建一个裁剪几何体的克隆。接着，将第二个输入文件的空间过滤器设置为裁剪几何体，遍历第二个输入文件的每一个特征，如果其几何体与裁剪几何体相交，则计算它们的交集，并将交集作为输出图层的一个特征。
最后，完成裁剪操作后，关闭输入文件和输出文件，清空输入和输出文件路径，同时关闭与裁剪相关的对话框。该函数主要实现了两个矢量文件的裁剪，将裁剪后的结果保存到一个新的矢量文件中，为用户提供了对地理数据进行空间裁剪的功能。
void ZoneCut::performZoneCut(const QString& inputFilePath1, const QString& inputFilePath2, const QString& outputFilePath)
{
GDALAllRegister();
// 打开第一个输入文件
QString inputFilePath1Utf8 = inputFilePath1.toUtf8();
GDALDataset* inputDataset1 = (GDALDataset*)GDALOpenEx(inputFilePath1.toStdString().c_str(), GDAL_OF_VECTOR, nullptr, nullptr, nullptr);
if (inputDataset1 == nullptr)
{
// 处理打开文件失败的情况
return;
}
// 打开第二个输入文件
GDALDataset* inputDataset2 = (GDALDataset*)GDALOpenEx(inputFilePath2.toStdString().c_str(), GDAL_OF_VECTOR, nullptr, nullptr, nullptr);
if (inputDataset2 == nullptr)
{
// 处理打开文件失败的情况
GDALClose(inputDataset1);
return;
}
// 创建输出文件
GDALDriver* outputDriver = GetGDALDriverManager()->GetDriverByName("ESRI Shapefile");
GDALDataset* outputDataset = outputDriver->Create(outputFilePath.toStdString().c_str(), 0, 0, 0, GDT_Unknown, nullptr);
if (outputDataset == nullptr)
{
// 处理创建文件失败的情况
GDALClose(inputDataset1);
GDALClose(inputDataset2);
return;
}
// 获取输入文件的第一个图层
OGRLayer* inputLayer1 = inputDataset1->GetLayer(0);
// 获取输入文件的第二个图层
OGRLayer* inputLayer2 = inputDataset2->GetLayer(0);
// 创建输出图层
OGRLayer* outputLayer = outputDataset->CreateLayer("result", inputLayer1->GetSpatialRef()->Clone(), inputLayer1->GetLayerDefn()->GetGeomType(), nullptr);
// 获取第一个输入图层的几何体
OGRFeature* inputFeature1 = nullptr;//初始化输入文件1的特征指针。
while ((inputFeature1 = inputLayer1->GetNextFeature()) != nullptr)
{
OGRGeometry* inputGeometry1 = inputFeature1->GetGeometryRef();
OGRGeometry* cutGeometry = inputGeometry1->clone();//克隆输入文件1的特征的几何体
// 设置第二个输入图层的空间过滤器为被裁剪几何体
inputLayer2->SetSpatialFilter(cutGeometry);
// 获取第二个输入图层的几何体
OGRFeature* inputFeature2 = nullptr;
while ((inputFeature2 = inputLayer2->GetNextFeature()) != nullptr)
{
OGRGeometry* inputGeometry2 = inputFeature2->GetGeometryRef();// 获取输入文件2的特征的几何体。
if (inputGeometry2->Intersects(cutGeometry))//如果输入文件2的特征的几何体与裁剪几何体相交。
{
OGRFeature* outputFeature = OGRFeature::CreateFeature(outputLayer->GetLayerDefn());
outputFeature->SetGeometry(inputGeometry2->Intersection(cutGeometry));//设置输出图层的特征的几何体为输入文件2的特征的几何体与裁剪几何体的交集。
outputLayer->CreateFeature(outputFeature);
OGRFeature::DestroyFeature(outputFeature);
}
OGRFeature::DestroyFeature(inputFeature2);
}
OGRFeature::DestroyFeature(inputFeature1);
OGRGeometryFactory::destroyGeometry(cutGeometry);
}
// 关闭数据集
GDALClose(inputDataset1);
GDALClose(inputDataset2);
GDALClose(outputDataset);
// 关闭裁剪对话框
accept();
ui.InputlineEdit1->clear();
ui.InputlineEdit2->clear();
ui.OutputlineEdit->clear();
} 5.3 矢量转栅格
功能点描述：将矢量图转化为栅格图层显示挂树，并输出tiff文件。
操作及截图：
当点击输入图层按钮时，弹出文件选择对话框，用户可以选择输入的Shapefile文件。选择后，将文件路径显示在界面上的InputEdit文本框中。然后使用GDAL库打开选定的Shapefile文件，并获取第一个图层的字段名称，将这些字段名称添加到界面上的下拉框(comboBox)中供用户选择。
图 93 获取输入图层
选择属性的combobox是获取输入图层的属性字段作为矢量转换字段，之后点击输出输出图层按钮弹出文件保存对话框，用户可以选择输出的栅格文件（TIFF文件）的保存路径。选择后，将文件路径显示在界面上的OutputEdit文本框中。
图 94 选定属性字段，确定输出路径
最后点击确定按钮时，开始进行转换操作。首先，获取输入和输出文件的路径以及用户选择的属性名称，注册GDAL驱动并打开输入Shapefile文件，获取输入Shapefile文件的第一个图层，并获取图层的空间范围和投影信息并创建一个栅格驱动，并创建一个指定大小的栅格数据集，用于保存转换后的栅格数据。根据图层的空间范围和大小，设置栅格数据集的地理转换参数（地理坐标系、像元大小等）。如果图层具有投影信息，将投影信息设置到栅格数据集中，设置好后创建一个包含要转换图层的数组，并设置转换选项。使用GDAL的GDALRasterizeLayers函数将图层转换为栅格数据。最后打开转换后的栅格文件，并将其添加到QGIS项目中进行显示。
图 95 矢量转栅格成果
核心代码：
void shptranstiff::on_InputpushButton_clicked() {
QString filePath = QFileDialog::getOpenFileName(nullptr, "Select shapefile", "", "Shapefiles (*.shp)");
ui.InputEdit->setText(filePath);
GDALAllRegister(); // 注册GDAL驱动
// 打开输入数据集
GDALDataset* inputDataset = (GDALDataset*)GDALOpenEx(filePath.toUtf8().constData(), GDAL_OF_VECTOR, nullptr, nullptr, nullptr);
if (inputDataset == nullptr) {
QMessageBox::critical(this, "错误", "无法打开输入文件。");
return;
}
// 获取图层数量
int layerCount = inputDataset->GetLayerCount();
// 清空下拉框
ui.comboBox->clear();
// 获取选定图层索引
int selectedLayerIndex = 0; // 假设选择第一个图层
OGRLayer* selectedLayer = inputDataset->GetLayer(selectedLayerIndex);
// 获取字段数量
int fieldCount = selectedLayer->GetLayerDefn()->GetFieldCount();
// 用属性名称填充下拉框
for (int i = 0; i < fieldCount; i++) {
OGRFieldDefn* fieldDefn = selectedLayer->GetLayerDefn()->GetFieldDefn(i);
const char* attributeName = fieldDefn->GetNameRef();
ui.comboBox->addItem(QString::fromUtf8(attributeName));
}
// 关闭Shapefile
GDALClose(inputDataset);
}
void shptranstiff::on_OutputpushButton_clicked() {
QString saveFilePath = QFileDialog::getSaveFileName(nullptr, "Save tiff file", "", "files (*.tiff)");
ui.OutputEdit->setText(saveFilePath);
}
void shptranstiff::on_pushButton_clicked() {
QString inputPath = ui.InputEdit->text();
QString outputPath = ui.OutputEdit->text();
// 获取选定的属性名称
QString attributeName = ui.comboBox->currentText();
// 检查是否选择了属性名称
if (attributeName.isEmpty()) {
QMessageBox::critical(this, "错误", "请选择属性名称。");
return;
}
// 注册所有的驱动程序
GDALAllRegister();
// 打开矢量文件
GDALDataset* shpData = (GDALDataset*)GDALOpenEx(inputPath.toUtf8().constData(), GDAL_OF_VECTOR, nullptr, nullptr, nullptr);
if (shpData == nullptr) {
QMessageBox::critical(this, "Error", "Failed to open vector file.");
return;
}
// 获取第一个图层
OGRLayer* shpLayer = shpData->GetLayer(0);
OGREnvelope env;
shpLayer->GetExtent(&env);//获取图层的坐标范围到env指向的内存中
int m_nImageWidth = 1440;
int m_nImageHeight = 720;
OGRSpatialReference* pOgrSRS = shpLayer->GetSpatialRef();//数据投影信息
char* pPrj = NULL;
if (pOgrSRS == NULL)
{
QMessageBox::critical(this, "Error", "没有投影信息");
m_nImageHeight = (int)env.MaxX;
m_nImageWidth = (int)env.MaxY;
}
else
{
pOgrSRS->exportToWkt(&pPrj);
}
// 创建栅格驱动
GDALDriver* poDriver = GetGDALDriverManager()->GetDriverByName("GTiff");
GDALDataset* poNewDS = poDriver->Create(outputPath.toStdString().c_str(), m_nImageWidth, m_nImageHeight, 1, GDT_Float32, NULL);
double adfGeoTransform[6];
adfGeoTransform[0] = env.MinX;//左上角经度
adfGeoTransform[1] = (env.MaxX - env.MinX) / m_nImageWidth;//像元宽度(影像在宽度上的分辨率)
adfGeoTransform[2] = 0; //如果影像是指北的, 这个参数的值为0
adfGeoTransform[3] = env.MaxY;//左上角纬度
adfGeoTransform[4] = 0; //如果影像是指北的, 这个参数的值为0。
adfGeoTransform[5] = (env.MinY - env.MaxY) / m_nImageHeight; //像元高度(影像在高度上的分辨率)
GDALSetGeoTransform(poNewDS, adfGeoTransform);
if (pOgrSRS != NULL)
{
poNewDS->SetProjection(pPrj);
}
int* pnbandlist = new int[1];
pnbandlist[0] = 1;
OGRLayerH* player;
player = new OGRLayerH[1];
player[0] = (OGRLayerH)shpLayer;
char** papszOptions = NULL;
papszOptions = CSLSetNameValue(papszOptions, "CHUNKSIZE", "1");
papszOptions = CSLSetNameValue(papszOptions, "ATTRIBUTE", attributeName.toUtf8().constData());
CPLErr err = GDALRasterizeLayers((GDALDatasetH)poNewDS, 1, pnbandlist, 1, player,NULL, NULL, NULL, papszOptions, NULL, NULL);
GDALClose(shpData);
GDALClose(poNewDS);
GDALDestroyDriverManager();
delete[]player;
delete[]pnbandlist;
close();
QMessageBox::information(this, "成功", "栅格文件转换完成。");
// 打开转换后的栅格文件
QFileInfo fi(outputPath);
if (!fi.exists()) { return; }
QString layerBaseName = fi.baseName(); // 图层名称
QgsRasterLayer* rasterLayer = new QgsRasterLayer(outputPath, layerBaseName);
if (!rasterLayer->isValid())
{
QMessageBox::critical(this, "Error", "Failed to load raster layer.");
return;
}
// 展示图层
QgsProject::instance()->addMapLayer(rasterLayer);
} 5.4 栅格计算器
功能点描述：编写一个具有加、减、乘、除、对数、指数计算功能的栅格图层计算工具，计算结果以tiff格式的栅格文件输出。
操作及截图：
通过单击输入栅格图层按钮，调用on_InputpushButton_clicked()函数。函数中使用QFileDialog::getOpenFileName()函数打开文件对话框，让用户选择输入的TIFF文件。选择完成后，将文件路径显示在inputedit文本框中。然后使用GDAL库打开输入的TIFF图像文件，并将其作为GDAL数据集(GDALDataset)存储在inputDataset指针中。
之后通过组合框comboBox选择要计算的波段号。波段号从1开始，通过循环将波段号添加到组合框中。在计算表达式中输入进行计算的表达式；选择保存计算结果的位置：通过单击"OutputpushButton"按钮，调用on_OutputpushButton_clicked()函数。函数中使用QFileDialog::getSaveFileName()函数打开文件对话框，让用户选择保存计算结果的位置和文件名。选择完成后，将文件路径显示在outputedit文本框中。
最后点击"计算"按钮：通过单击"pushButton"按钮，调用on_pushButton_clicked()函数。函数中获取输入文件路径、输出文件路径和计算表达式。然后使用GDAL库打开输入的TIFF图像文件，并创建输出的TIFF图像文件。
图 96 栅格计算器演示界面
图 97 进行计算的源图层
图 98 栅格计算后的成果
核心代码：
void tiffcalculator::on_InputpushButton_clicked() {
QString filePath = QFileDialog::getOpenFileName(nullptr, "Select tiff", "", "Shapefiles (*.img *.tif *.tiff)");
ui.inputedit->setText(filePath);
GDALAllRegister(); // 注册GDAL驱动
// 打开输入数据集
GDALDataset* inputDataset = (GDALDataset*)GDALOpen(filePath.toUtf8().constData(), GA_ReadOnly);
if (inputDataset == nullptr) {
QMessageBox::critical(this, "错误", "无法打开输入文件。");
return;
}
// 使用波段号填充组合框
int bandCount = inputDataset->GetRasterCount();
ui.comboBox->clear();
for (int i = 1; i <= bandCount; ++i) {
ui.comboBox->addItem(QString::number(i));
}
GDALClose(inputDataset);
}
void tiffcalculator::on_OutputpushButton_clicked() {
QString saveFilePath = QFileDialog::getSaveFileName(nullptr, "Save tiff file", "", "files (*.tiff)");
ui.outputedit->setText(saveFilePath);
}
void tiffcalculator::on_pushButton_clicked() {
QString inputPath = ui.inputedit->text();
QString outputPath = ui.outputedit->text();
QString expression = ui.calculatelineEdit->text();
int selectedBand = ui.comboBox->currentText().toInt(); // 获取选择的波段号
GDALAllRegister(); // 注册GDAL驱动
// 打开输入图层
GDALDataset* inputDataset = (GDALDataset*)GDALOpen(inputPath.toUtf8().constData(), GA_ReadOnly);
if (inputDataset == nullptr) {
QMessageBox::critical(this, "错误", "打开输入图层失败");
return;
}
// 创建输出图层
GDALDriver* outputDriver = GetGDALDriverManager()->GetDriverByName("GTiff");
GDALDataset* outputDataset = outputDriver->Create(outputPath.toUtf8().constData(),inputDataset->GetRasterXSize(),inputDataset->GetRasterYSize(),1,GDT_Float32,nullptr);
if (outputDataset == nullptr) {
QMessageBox::critical(this, "错误", "创建输出图层失败");
GDALClose(inputDataset);
return;
}
// 获取输入图层的宽度和高度
int width = inputDataset->GetRasterXSize();
int height = inputDataset->GetRasterYSize();
// 读取输入图层数据
float* inputData = new float[width * height];
inputDataset->GetRasterBand(selectedBand)->RasterIO(GF_Read, 0, 0, width, height, inputData, width, height, GDT_Float32, 0, 0);
// 计算
float* outputData = new float[width * height];
for (int i = 0; i < width * height; ++i) {
float x = inputData[i];
float result = evaluateExpression(expression, x);
if (std::isnan(result)) {
QMessageBox::critical(this, "错误", "无效的表达式");
delete[] inputData;
delete[] outputData;
GDALClose(inputDataset);
GDALClose(outputDataset);
return;
}
outputData[i] = result;
}
// 将计算结果写入输出图层
outputDataset->GetRasterBand(1)->RasterIO(GF_Write, 0, 0, width, height, outputData, width, height, GDT_Float32, 0, 0);
// 释放内存并关闭文件
delete[] inputData;
delete[] outputData;
GDALClose(inputDataset);
GDALClose(outputDataset);
close();
QMessageBox::information(this, "成功", "计算完成！");
// 打开计算后的栅格文件
QFileInfo fi(outputPath);
if (!fi.exists()) { return; }
QString layerBaseName = fi.baseName(); // 图层名称
QgsRasterLayer* rasterLayer = new QgsRasterLayer(outputPath, layerBaseName);
if (!rasterLayer->isValid())
{
QMessageBox::critical(this, "错误", "打开文件失败");
return;
}
// 展示图层
QgsProject::instance()->addMapLayer(rasterLayer);
} 
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