引言：理解 GeoJSON 嵌入需求
在处理地理空间数据时，我们有时会遇到需要将 geojson 几何对象作为字符串嵌入到另一个 json 对象中的情况。具体来说，目标结构可能要求 geometry 字段的值是一个字符串，该字符串本身是有效的 geojson 几何对象的 json 表示，并且其中的双引号需要用单个反斜杠进行转义。例如，从以下 python 字典表示的 geojson 几何：
{"type": "LineString", "coordinates": [[25.4907, 35.29833], [25.49187, 35.28897]]}我们希望最终的 JSON 文件中 geometry 字段的值是：
"{\"type\": \"LineString\", \"coordinates\": [[25.4907, 35.29833], [25.49187, 35.28897]]}"而不是：
"{\\"type\\": \\"LineString\\", \\"coordinates\\": [[25.4907, 35.29833], [25.49187, 35.28897]]}"后者是 Python json 模块在对一个已经包含转义反斜杠的字符串进行再次序列化时常见的行为。
问题解析：Python json 模块的转义行为
当使用 json.dumps() 或 json.dump() 方法将 Python 对象序列化为 JSON 字符串时，如果对象中包含字符串值，并且这些字符串本身包含需要转义的特殊字符（如双引号 "、反斜杠 \ 等），json 模块会按照 JSON 规范进行转义。
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问题的核心在于，如果我们将一个包含双引号的原始字符串（例如 {"type": "LineString", ...}）直接赋值给一个字典字段，然后对整个字典进行 json.dumps()，Python 会将这个字符串视为一个普通的 Python 字符串。当 json.dumps() 遇到这个字符串中的双引号时，它会将其转义为 \"。如果这个字符串中已经包含反斜杠（例如，我们尝试手动添加 \"），那么 json.dumps() 还会将这些反斜杠本身也转义，导致出现 \\"。
例如，如果 obj['geometry'] 的值是 "{\"type\": \"LineString\"}"，当对其进行 json.dumps() 时，它会将其中的 \ 转义为 \，导致输出 {\"type\": \"LineString\"}。这并不是我们想要的结果。
解决方案：分步序列化策略
解决这个问题的关键在于理解 json.dumps() 应该作用于哪个层次。我们需要的不是手动在字符串中添加反斜杠，而是让 json 模块在正确的时间点自动完成转义。正确的策略是分两步进行序列化：
- 首先，将内部的 GeoJSON 几何对象（作为 Python 字典）序列化为一个 JSON 字符串。 这一步会生成一个没有额外反斜杠的 JSON 字符串，例如 {"type": "LineString", ...}。
- 然后，将这个 JSON 字符串作为值，赋给外部 JSON 结构中的相应字段。 当对外部结构进行最终的 json.dumps() 时，json 模块会识别到这个值是一个字符串，并正确地将其中包含的双引号转义为 \"。
代码示例
假设我们有一个 GeoJSON 几何对象，我们希望将其嵌入到另一个 JSON 结构中：
import json
from pathlib import Path
# 原始的 GeoJSON 几何对象（作为 Python 字典）
original_geometry_data = {
"type": "LineString",
"coordinates": [[25.4907, 35.29833], [25.49187, 35.28897]],
}
# 步骤 1: 将内部几何对象序列化为 JSON 字符串
# 这一步会得到像 '{"type": "LineString", "coordinates": [[...]]}' 这样的字符串
geometry_as_string = json.dumps(original_geometry_data)
# 步骤 2: 构建包含该字符串的外部字典
# 现在 geometry_as_string 是一个普通的 Python 字符串，
# 它的内容是 GeoJSON 的 JSON 表示。
# 当 dict_to_write 被序列化时，json.dumps 会正确地转义 geometry_as_string 中的双引号。
dict_to_write = {"geometry": geometry_as_string}
# 将最终的字典写入 JSON 文件
output_filepath = Path("result.json")
with output_filepath.open(mode="w", encoding="utf-8") as fp:
json.dump(dict_to_write, fp, indent=2, ensure_ascii=False)
print(f"JSON 文件已生成至: {output_filepath.resolve()}")
# 验证输出内容
with output_filepath.open(mode="r", encoding="utf-8") as fp:
print("\n生成的 JSON 文件内容:")
print(fp.read())运行上述代码，result.json 文件的内容将是：
{
"geometry": "{\"type\": \"LineString\", \"coordinates\": [[25.4907, 35.29833], [25.49187, 35.28897]]}"
}这正是我们所期望的，geometry 字段的值是一个字符串，其中的双引号都用单个反斜杠进行了转义。
实际应用场景：BigQuery GIS 数据加载
这种特定的 JSON 格式在某些数据加载场景中非常有用，尤其是在将 GeoJSON 数据导入到支持地理信息系统 (GIS) 的数据库（如 Google BigQuery GIS）时。根据 BigQuery GIS 的要求，有时需要将地理几何信息作为 GEOGRAPHY 数据类型加载，而这通常涉及到将几何部分作为字符串嵌入到更大的 JSON 结构中。通过上述分步序列化方法，可以确保数据以 BigQuery 能够正确解析的格式进行传输。
注意事项与最佳实践
- 理解 JSON 规范: 深入理解 JSON 字符串中转义字符的规则是避免此类问题的关键。\" 是 JSON 中表示双引号的正确转义方式。
-
json.dumps() 参数:
- indent: 用于美化输出，使其更具可读性。在生产环境中，为节省空间通常不使用缩进。
- ensure_ascii=False: 如果 JSON 字符串中包含非 ASCII 字符（如中文），设置为 False 可以避免这些字符被转义为 \uXXXX 形式。
- 数据源处理: 如果原始数据是从 API 获取的 GeoJSON 格式，它通常已经是 Python 字典或列表的形式。直接操作这些 Python 对象，而不是尝试对原始 JSON 字符串进行文本替换，是更健壮的方法。
- 错误排查: 当遇到意外的转义行为时，逐层检查 json.dumps() 的输入和输出，有助于定位问题。
通过掌握这种分步序列化策略，您可以有效地处理复杂的 JSON 结构，确保数据按照特定需求进行精确的格式化和转义，从而满足各种数据处理和集成场景的要求。
