Respostas:
Não sei sobre a compatibilidade com o GAE, mas você pode tentar o SymPy para obter funções puras de matemática e geometria. Caso contrário, o único outro que eu conheço é o Shapely, mas ele tem uma dependência do libgeos_c que pode desqualificá-lo com base em seus requisitos.
ATUALIZAÇÃO: O SymPy também tem licença BSD, o que pode ser um benefício importante para alguns desenvolvedores.
Não sei se a implementação PY do Geoscript depende de módulos externos ou não! Dê uma olhada: http://geoscript.org/py/index.html
Py2D é python puro, sem dependências externas: https://github.com/sseemayer/Py2D
Acredito que possui quase todas as funcionalidades do Shapely / GEOS. Mas há um problema. Ele foi projetado para ser uma biblioteca de jogos, então algumas funções quebram quando você lida com coordenadas negativas. Se você pode resolver isso, é ótimo.
A maior parte da ação está contida nos módulos encontrados no diretório de código-fonte "Math". Pretendo cloná-lo e otimizá-lo para uso geoespacial um dia.
Python GIS: http://gispython.org/ Há uma coleção de muitas ferramentas.