Seleccionar características "arriba" o "debajo" de una línea usando R

Question

Dada una recta y un conjunto de puntos, que no puedo averiguar cómo utilizar sf a identificar qué lado de la línea en cada punto de caídas.

Un pequeño reproducible ejemplo siguiente, adaptada a partir de una pregunta diferente

# 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)

En este ejemplo, es fácil comprobar que los puntos 2 y 6, otoño sur de la línea, y el resto del norte. ¿Cómo puedo automatizar el etiquetado?

No sf respuestas son bienvenidos también.

Answer 1

La respuesta está relacionada con esta cuestión de Cómo subconjunto de un SpatialPoints objeto de obtener los puntos ubicados en cada lado de un SpatialLines objeto con R? pero el uso de sf biblioteca en lugar de a sp.

Compruebe el código comentado a continuación.

# 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)

Answer 2

Esquema del algoritmo, lo que también da una definición más rigurosa de "el norte o el sur" de la línea:

Gire a la línea en un polígono mediante la adición de dos segmentos de línea desde el final de los puntos a Y=-Infinito, o al menos más al sur que el punto más al sur. A continuación, hacer un punto en el polígono de la prueba. Puntos en el polígono sur de la línea.

Repita el proceso para crear un polígono con el infinito (o grandes) positivo segmentos adicionales. Que le da puntos al norte de la línea.

Puntos en ninguno de los dos polígonos son indefinidos como para la región de norte-sur de la línea de la naturaleza - que se encuentran al este o al oeste de la línea.