Auswählen von Merkmalen "über" oder "unter" einer Linie mit R.

Angesichts einer Linie und einer Reihe von Punkten kann ich nicht herausfinden, wie ich sfidentifizieren kann, auf welche Seite der Linie jeder Punkt fällt.

Es folgt ein kleines reproduzierbares Beispiel, das aus einer anderen Frage stammt

# Load Libraries ----------------------------------------------------------

library('sf')

# Test data ---------------------------------------------------------------

points.df <- data.frame(
    'x' = c(-53.50000, -54.15489, -54.48560, -52.00000, -52.57810, -49.22097, -48.00000),
    'y' = c(-38.54859, -41.00000, -38.80000, -38.49485, -38.00000, -40.50000, -37.74859)
)


line.df <- data.frame(
    'x' = c(-54.53557, -52.00000, -50.00000, -48.00000, -46.40190),
    'y' = c(-39.00000, -38.60742, -38.08149, -38.82503, -37.00000)
)

# Create 'sf' objects -----------------------------------------------------

points.sf <- st_as_sf(points.df, coords = c("x", "y"))

st_crs(points.sf) <- st_crs(4326) # assign crs

line.sf <- st_sf(id = 'L1', st_sfc(st_linestring(as.matrix(line.df), dim = "XY")))
st_crs(line.sf) <- st_crs(4326) # assign crs


# Plots -------------------------------------------------------------------

xmin <- min(st_bbox(points.sf)[1], st_bbox(line.sf)[1])
ymin <- min(st_bbox(points.sf)[2], st_bbox(line.sf)[2])
xmax <- max(st_bbox(points.sf)[3], st_bbox(line.sf)[3])
ymax <- max(st_bbox(points.sf)[4], st_bbox(line.sf)[4])

plot(points.sf, pch = 19, xlab = "Longitude", ylab = "Latitude",
     xlim = c(xmin,xmax), ylim = c(ymin,ymax), graticule = st_crs(4326), axes = TRUE)

plot(line.sf, col = "#C72259", add = TRUE)
text(st_coordinates(points.sf), as.character(1:7), pos = 3)

In diesem Beispiel kann leicht überprüft werden, ob die Punkte 2 und 6 südlich der Linie und der Rest nördlich liegen. Wie kann ich die Kennzeichnung automatisieren?

Nicht sfbasierte Antworten sind ebenfalls willkommen.

Die bereitgestellte Antwort bezieht sich auf diese Frage. Wie kann ein SpatialPoints-Objekt untergeordnet werden, um die Punkte auf jeder Seite eines SpatialLines-Objekts mithilfe von R zu ermitteln? aber mit sfBibliothek anstelle von sp.

Überprüfen Sie den kommentierten Code unten.

# Load Libraries ----------------------------------------------------------

library('sf')

# Test data ---------------------------------------------------------------

points.df <- data.frame(
  'x' = c(-53.50000, -54.15489, -54.48560, -52.00000, -52.57810, -49.22097, -48.00000),
  'y' = c(-38.54859, -41.00000, -38.80000, -38.49485, -38.00000, -40.50000, -37.74859),
  'id' = as.character(c(1:7))
)


line.df <- data.frame(
  'x' = c(-54.53557, -52.00000, -50.00000, -48.00000, -46.40190),
  'y' = c(-39.00000, -38.60742, -38.08149, -38.82503, -37.00000)
)

# Create 'sf' objects -----------------------------------------------------

points.sf <- st_as_sf(points.df, coords = c("x", "y"))

st_crs(points.sf) <- st_crs(4326) # assign crs

line.sf <- st_sf(id = 'L1', st_sfc(st_linestring(as.matrix(line.df), dim = "XY")))
st_crs(line.sf) <- st_crs(4326) # assign crs    

# Plots -------------------------------------------------------------------

xmin <- min(st_bbox(points.sf)[1], st_bbox(line.sf)[1])
ymin <- min(st_bbox(points.sf)[2], st_bbox(line.sf)[2])
xmax <- max(st_bbox(points.sf)[3], st_bbox(line.sf)[3])
ymax <- max(st_bbox(points.sf)[4], st_bbox(line.sf)[4])

plot(points.sf, pch = 19, xlab = "Longitude", ylab = "Latitude",
     xlim = c(xmin,xmax), ylim = c(ymin,ymax), graticule = st_crs(4326), axes = TRUE)

plot(line.sf, col = "#272822", lwd = 2, add = TRUE)
text(st_coordinates(points.sf), as.character(points.sf$id), pos = 3)

# Create Polygons from line -----------------------------------------------

# Add x and y offsets (in degrees units)
offsetX <- 0
offsetY <- 3

polySideUp <- rbind(c(st_bbox(line.sf)['xmax'] + offsetX, 
                       st_bbox(line.sf)['ymax'] + offsetY),
                     c(st_bbox(line.sf)['xmin'] - offsetX, 
                       st_bbox(line.sf)['ymax'] + offsetY),
                     as.data.frame(st_coordinates(line.sf))[,c(1,2)],
                     c(st_bbox(line.sf)['xmax'] + offsetX, 
                       st_bbox(line.sf)['ymax'] + offsetY))

polySideDown <- rbind(c(st_bbox(line.sf)['xmax'] + offsetX, 
                       st_bbox(line.sf)['ymin'] - offsetY),
                     c(st_bbox(line.sf)['xmin'] - offsetX, 
                       st_bbox(line.sf)['ymin'] - offsetY),
                     as.data.frame(st_coordinates(line.sf))[,c(1,2)],
                     c(st_bbox(line.sf)['xmax'] + offsetX, 
                       st_bbox(line.sf)['ymin'] - offsetY))

# Create sf objects
polySideUp <- st_sf("id" = 'sideUp', st_sfc(st_polygon(list(as.matrix(polySideUp))), crs = 4326))
polySideDown <- st_sf("id" = 'sideDown', st_sfc(st_polygon(list(as.matrix(polySideDown))), crs = 4326))

# Plot
plot(polySideUp, xlab = "Longitude", ylab = "Latitude", col = "#C72259", 
     xlim = c(xmin - offsetX, xmax + offsetX), ylim = c(ymin - offsetY, ymax + offsetY), graticule = st_crs(4326), axes = TRUE)
plot(polySideDown, col = "#53A8BD", add = TRUE)
plot(points.sf$geometry, pch = 19, add = TRUE)
plot(line.sf, col = "#272822", lwd = 2, add = TRUE)
text(st_coordinates(points.sf), as.character(points.sf$id), pos = 3)

# Select points in side up
pointsInSideUp <- st_intersection(points.sf, polySideUp)

print(pointsInSideUp)

# Select points in side down
pointsInSideDown <- st_intersection(points.sf, polySideDown)

print(pointsInSideDown)

# Plot intersection
plot(polySideUp, xlab = "Longitude", ylab = "Latitude", col = "#C72259", 
     xlim = c(xmin - offsetX, xmax + offsetX), ylim = c(ymin - offsetY, ymax + offsetY), graticule = st_crs(4326), axes = TRUE)
plot(polySideDown, col = "#53A8BD", add = TRUE)
plot(pointsInSideUp, pch = 19, col = "#53A8BD", add = TRUE)
plot(pointsInSideDown, pch = 19, col = "#C72259", add = TRUE)
plot(line.sf, lwd = 2, col = "#272822", add = TRUE)
text(st_coordinates(points.sf), as.character(points.sf$id), pos = 3)

Gliederungsalgorithmus, der auch eine stärkere Definition von "Norden oder Süden" der Linie gibt:

Verwandeln Sie die Linie in ein Polygon, indem Sie zwei zusätzliche Liniensegmente von den Endpunkten bis zu Y = -Infinity oder zumindest weiter südlich als der südlichste Punkt hinzufügen. Führen Sie dann einen Punkt-in-Polygon-Test durch. Punkte im Polygon befinden sich südlich der Linie.

Wiederholen Sie diesen Vorgang, um ein Polygon mit unendlich (oder großen) positiven zusätzlichen Segmenten zu erstellen. Das gibt Ihnen Punkte nördlich der Linie.

Punkte in keinem Polygon sind hinsichtlich ihrer Nord-Süd-Linie undefiniert - sie befinden sich östlich oder westlich der Linie.