Geopandas - split lines at intersection with polygons, retain polygon ID in new link attributes

Question

我有两个地理数据框：一个包含许多线串，另一个包含许多多边形。这些直线和多边形彼此相交。我试图实现的输出是一个新的地理数据框，其中包含已在与多边形相交的任何位置处分割的链接。

简化测试代码如下：

import geopandas
from shapely.geometry import Polygon, LineString

#Create geodataframe containing 2 links:
linkID = ['1','2']
link_geom = [LineString([(0, 0), (10, 10)]),LineString([(10, 10), (20, 10)])]
a = {'linkID':linkID,'geometry':link_geom}
gdf_links = geopandas.GeoDataFrame(a)

#Create geodataframe containing 2 polygons:
polyID = ['100','200']
poly_geom = [Polygon([(2, 1), (2, 3), (4, 3), (4, 1)]),Polygon([(15, 7), (15, 13), (18, 13), (18, 7)])]
b = {'polyID':polyID,'geometry':poly_geom}
gdf_poly = geopandas.GeoDataFrame(b)

通过运行以下代码，您可以看到线条与多边形相交：

links = gdf_links.unary_union
polys = gdf_poly.unary_union
geopandas.GeoSeries([links,polys]).plot(cmap='tab10')

生成下图（以红色/绿色添加注释以显示涉及的各种元素）：

将两条线在与 polgyon 相交的任意位置分割将得到 6 条线段（如上图中绿色标记）。

理想情况下，我想要实现的输出如下所示，其中“poly_intersect”列列出了发生分割的多边形的 ID。请注意，第 2 项和第 5 项列出了两个多边形 ID，因为它们与多边形相交两次。

Answer 1

您可以通过将线条与多边形“叠加”来获取这些线串（叠加时使用“并集”操作）。但是，它不会给出您为“poly_intersect”列所描述的确切预期结果：

>> geopandas.overlay(gdf_links, gdf_poly, how='union').explode().reset_index(drop=True)

  linkID polyID                   geometry
0      1    100      LINESTRING (2 2, 3 3)
1      2    200  LINESTRING (15 10, 18 10)
2      1    NaN      LINESTRING (0 0, 2 2)
3      1    NaN    LINESTRING (3 3, 10 10)
4      2    NaN  LINESTRING (10 10, 15 10)
5      2    NaN  LINESTRING (18 10, 20 10)

一些备注：

• 我正在使用explode()，因为该overlay()操作为与多边形相交之前和之后的一个线串的部分返回 MultiLineStrings 。爆炸将分裂那些“多重”几何形状。
• “polyID”列指示哪些线串源自与哪个多边形相交。但它没有有关它们所接触的多边形的其他线串的信息。

因此，如果您也想需要该信息（完整的“poly_intersect”列），您可以进行一些后续分析，检查哪个线串正在接触哪个多边形。