pengxiao
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以讲义内容为骨架迁移到标准目录格式： - officefile/ 主内容（12章 + 附录 + CC4SI补充） - dofile/ 代码示例（11个Python脚本） - data/ 图片资源 - output/ 生成输出（忽略） - Archive/ 归档旧目录（忽略） - .claude/skills/ 保留markdown-to-docx工具链 - .pandoc/ 保留CSL和本地化配置 Co-Authored-By: Claude Opus 4.7 <noreply@anthropic.com>
349 lines
8.4 KiB
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# 实践案例00：搭建你的第一个空间AI助手
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## 目标
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通过本实践，你将：
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1. 配置Claude Code环境
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2. 创建一个简单的空间查询技能
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3. 理解Agent如何调用工具
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4. 建立对后续学习的信心
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## 步骤1：环境准备
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### 安装Claude Code
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```bash
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# 使用npm安装
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npm install -g @anthropic-ai/claude-code
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# 验证安装
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claude --version
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```
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### 配置API密钥
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```bash
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# 设置API密钥
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claude config set api_key your_anthropic_api_key
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# 或使用环境变量
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export ANTHROPIC_API_KEY=your_key
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```
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### 安装Python依赖
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```bash
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# 创建虚拟环境
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python -m venv venv
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source venv/bin/activate # Linux/Mac
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# 或
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venv\Scripts\activate # Windows
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# 安装依赖
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pip install geopandas shapely matplotlib pandas
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```
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## 步骤2：创建空间查询技能
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### 2.1 创建技能目录
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```bash
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mkdir -p .claude/skills
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```
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### 2.2 编写技能文件
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创建 `.claude/skills/spatial-query.md`：
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```markdown
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name: spatial-query
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description: 执行基础空间查询和分析
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parameters:
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- data_file: 空间数据文件路径
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- query_type: 查询类型（buffer/intersect/nearest）
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- distance: 缓冲距离（用于buffer查询）
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## 空间查询技能
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当用户需要进行空间查询时，使用此技能。
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### 支持的查询类型
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1. **buffer**: 缓冲区分析
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2. **intersect**: 相交分析
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3. **nearest**: 最近邻查找
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### 执行流程
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1. 读取空间数据
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2. 根据查询类型执行相应操作
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3. 返回结果和统计信息
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4. 可选：生成可视化
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```
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## 步骤3：实现技能逻辑
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创建 `examples/spatial_helper.py`：
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```python
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"""
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简单的空间分析助手
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演示AI如何理解并执行空间任务
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"""
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import geopandas as gpd
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from shapely.geometry import Point
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import matplotlib.pyplot as plt
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class SpatialHelper:
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"""空间分析助手类"""
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def __init__(self, data_path=None):
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self.data = None
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if data_path:
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self.load_data(data_path)
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def load_data(self, path):
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"""加载空间数据"""
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try:
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self.data = gpd.read_file(path)
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return f"成功加载 {len(self.data)} 个空间要素"
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except Exception as e:
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return f"加载失败: {str(e)}"
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def buffer_analysis(self, distance, crs=None):
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"""缓冲区分析"""
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if self.data is None:
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return "请先加载数据"
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if crs:
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# 转换到适合距离计算的坐标系
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self.data = self.data.to_crs(crs)
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buffered = self.data.buffer(distance)
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result = gpd.GeoDataFrame(geometry=buffered, crs=self.data.crs)
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return {
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'count': len(result),
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'total_area': result.geometry.area.sum(),
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'geometry': result
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}
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def intersect_analysis(self, other_data):
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"""相交分析"""
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if self.data is None:
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return "请先加载数据"
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intersection = self.data.intersection(other_data)
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valid_results = intersection[~intersection.is_empty]
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return {
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'intersecting_count': len(valid_results),
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'geometries': valid_results
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}
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def nearest_neighbor(self, point, n=1):
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"""最近邻查找"""
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if self.data is None:
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return "请先加载数据"
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if isinstance(point, (tuple, list)):
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point = Point(point)
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distances = self.data.geometry.distance(point)
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nearest_indices = distances.nsmallest(n).index
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results = []
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for idx in nearest_indices:
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results.append({
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'index': idx,
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'distance': distances[idx],
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'geometry': self.data.loc[idx].geometry
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})
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return results
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def summarize(self):
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"""数据摘要"""
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if self.data is None:
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return "请先加载数据"
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return {
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'count': len(self.data),
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||
'crs': str(self.data.crs),
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||
'bounds': self.data.total_bounds,
|
||
'geometry_types': self.data.geometry.type.value_counts().to_dict()
|
||
}
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def visualize(self, output_path=None):
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"""可视化"""
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if self.data is None:
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return "请先加载数据"
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fig, ax = plt.subplots(figsize=(10, 10))
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self.data.plot(ax=ax, alpha=0.5, edgecolor='k')
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ax.set_title('Spatial Data Visualization')
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ax.set_axis_off()
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if output_path:
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plt.savefig(output_path, bbox_inches='tight', dpi=300)
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return f"图表已保存到 {output_path}"
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plt.show()
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return "图表已显示"
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# 创建一个示例数据集用于测试
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def create_sample_data():
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"""创建示例空间数据"""
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import numpy as np
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np.random.seed(42)
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# 创建一些随机点
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points = [Point(np.random.uniform(-100, 100),
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np.random.uniform(-100, 100))
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for _ in range(20)]
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# 转换为GeoDataFrame
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gdf = gpd.GeoDataFrame({
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'id': range(20),
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'value': np.random.randint(1, 100, 20),
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'category': np.random.choice(['A', 'B', 'C'], 20)
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}, geometry=points, crs='EPSG:4326')
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# 保存为GeoJSON
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gdf.to_file('sample_data.geojson', driver='GeoJSON')
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return gdf
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if __name__ == "__main__":
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# 创建示例数据
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print("创建示例数据...")
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create_sample_data()
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# 测试SpatialHelper
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print("\n初始化空间助手...")
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helper = SpatialHelper('sample_data.geojson')
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print("\n数据摘要:")
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print(helper.summarize())
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print("\n缓冲区分析:")
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buffer_result = helper.buffer_analysis(10)
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print(f"缓冲区数量: {buffer_result['count']}")
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print(f"总缓冲面积: {buffer_result['total_area']:.2f}")
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print("\n最近邻查找:")
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nearest = helper.nearest_neighbor((0, 0), n=3)
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for i, n in enumerate(nearest, 1):
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print(f" {i}. 距离: {n['distance']:.2f}")
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print("\n生成可视化...")
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print(helper.visualize('spatial_visualization.png'))
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```
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## 步骤4：在Claude Code中使用
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### 4.1 启动Claude Code
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```bash
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cd /path/to/CC4SI
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claude
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```
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### 4.2 与Claude对话
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```
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你: 我有一个空间数据文件sample_data.geojson，帮我分析一下
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Claude: 让我先读取这个文件看看...
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[读取 sample_data.geojson]
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这是一个包含20个点要素的GeoJSON文件，坐标系统为WGS84 (EPSG:4326)。
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每个点都有id、value和category属性。
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你想要进行什么分析？
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你: 找出距离原点最近的3个点
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Claude: 我来帮你找出距离原点最近的点。
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[调用 spatial-query 技能]
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结果：
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1. 最近点 (id=7): 距离约 15.2 单位
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2. 第二近点 (id=12): 距离约 23.8 单位
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3. 第三近点 (id=3): 距离约 31.5 单位
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需要我生成可视化吗？
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```
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## 步骤5：理解工作原理
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### AI系统的思考过程
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```
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用户请求 ──→ [意图识别] ──→ [任务分解]
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│ │
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↓ ↓
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这是空间查询 需要执行：
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任务 1. 加载数据
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2. 计算距离
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3. 排序取前N
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│ │
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↓ ↓
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[选择技能] ──→ [调用工具]
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│ │
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↓ ↓
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||
spatial-query spatial_helper.py
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||
│ │
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└───────┬───────┘
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↓
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[整合结果]
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↓
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[返回用户]
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```
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### 关键概念验证
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| 概念 | 实践体现 |
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|-----|---------|
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| Agent | Claude Code作为智能体，理解意图并协调执行 |
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| Skill | spatial-query技能封装了空间分析能力 |
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| Tool | spatial_helper.py是具体实现工具 |
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## 反思问题
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1. **理解验证**：你能在脑海中复述一遍AI执行这个任务的流程吗？
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2. **扩展思考**：如果要让这个助手支持更多空间操作，应该如何设计？
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3. **局限性**：当前实现有哪些不足？如何改进？
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4. **迁移应用**：这个模式可以应用到你的专业领域吗？
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## 下一步
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完成这个实践后，你已经：
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- ✅ 配置了Claude Code环境
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- ✅ 创建了第一个空间分析技能
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- ✅ 理解了Agent的基本工作方式
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准备好进入下一章：**01-foundations（基础原理）**
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