R sf: 多边形列表上的 st_intersection

Question

我有一个名为 p_1、p_2、...、p_n 的多边形（和多多边形）列表。我想获得它们相交的区域。由于st_intersection()不接受列表作为参数，我尝试了以下三种方法。它们都没有提供令人满意的解决方案，这就是为什么我正在寻找替代的、更有效的技术。

(i) 我可以遍历列表

for(i in P) p_1 <- st_intersection(p_1, i)

其中 P 是一个包含多边形 p_2 到 p_n 的列表。但这相当缓慢。

(ii) 一种do.call()方法，即

p <- do.call(st_intersection, P)

其中 P 是多边形 p_1 到 p_n 的列表，仅计算列表中前两个多边形之间的交集。

(iii) 我可以将多边形组合成一个 sf 对象，然后运行st_intersection()：

p <- do.call(c, P) %>% 
   st_sf() %>% 
   st_intersection()

它有效，但速度很慢。大概是因为除了 P 中所有多边形的公共交集之外，它还导出了许多其他多边形。

这三种方法都没有提供令人满意的解决方案。在并行化框架中循环遍历成对比较的层次结构可能会更快。但是，我认为有比这更简单、更有效的解决方案。

欢迎任何意见和建议。

给昨天关闭这个问题的人的注释：不要关闭这个问题。如果您个人有问题，请发表评论或给我发送私信。但不要关闭它。

Answer 1

我不认为遍历列表的开销在这里是一个问题：找到多个多边形的交集只是在计算上很昂贵。但是，可以使用以下方法do.call轻松管理将函数顺序应用于列表成员的方法（实际上是您尝试使用的方法）purrr::accumulate：

您没有可重现的示例供这里的人测试可能的解决方案，并且从头开始创建 sf 多边形涉及一些工作，因此这可能是您之前的问题被关闭的原因 - 我不知道。

无论如何，让我们在列表中创建三个重叠的正方形并绘制它们：

library(sf)
library(purrr)

# create square
s1 <- rbind(c(1, 1), c(10, 1), c(10, 10), c(1, 10), c(1, 1))
p  <- list(s1 = s1, s2 = s1 + 4, s3 = s1 - 4)
p  <-  lapply(p, function(x) st_sfc(st_polygon(list(x))) )

plot(p[[1]], xlim = c(-5, 15), ylim = c(-5, 15))
plot(p[[2]], add = TRUE)
plot(p[[3]], add = TRUE)

我们的目标是找到所有三个正方形的交集，当然也就是中心的小正方形。使用purrr，这很简单：

intersection <- accumulate(p, st_intersection)$s3

因此，当我们添加红色的结果时，我们得到：

plot(intersection, col = "red", add = TRUE)

在性能方面，accumulate仅比原始循环快 10%，因此如果性能是一个大问题，您可能需要对其进行并行化。此外，如果所有多边形之间可能没有交集，您可以找到最小的多边形并用于st_intersects确保所有多边形实际上与它相交。这是一个更快的计算，前提是有相当的机会不存在不明确的交叉点。