r - 沿线串查找坐标 x 距离

Question

我想从线串的一端开始提取沿线串已知距离处的点的坐标。
例如:

library(sf)

path <- st_as_sfc('LINESTRING(10 20, 11 21, 12 21, 13 22)')
start_point <- st_as_sfc('POINT(10 20)')
nodes <- st_as_sfc('MULTIPOINT(10 20, 11 21, 12 21, 13 22)')

plot(st_geometry(path))
plot(st_geometry(nodes), add = T, pch = 16, col = 'grey')
plot(st_geometry(start_point), add = T, pch = 16, col = 'red')

在示例代码/图像中，我们有一个线串(灰色的节点)和红色的起点(在本例中是线串的起始坐标)。
所需输出示例:

distance_line <- st_as_sfc('LINESTRING(10 20, 11 21, 11.5 21)')
point_wanted <- st_as_sfc('POINT(11.5 21)')  

plot(st_geometry(distance_line), col = 'green', lwd = 4, add = T)
plot(st_geometry(point_wanted), add = T, pch = 16, col = 'blue')

最终，我想从起点沿线串提取距离 X 处的点的坐标(例如使用 st_coordinates )。这感觉就像一个普遍的愿望，所以如果我错过了一个明显的解决方案，我深表歉意。
我能看到的唯一方法是使用 sf::st_line_sample 进行采样, 以高分辨率并提取最接近的值。这似乎效率低下，因为我有数千个线串，每个线串只需要一个距离坐标。理想情况下，所提出的方法将与 sf 兼容。
更新了更真实的数据

path <- st_as_sf(data.frame(X = c(444618, 444640, 444661), Y = c(216561, 216556, 216550), L1 = 1), coords = c('X', 'Y'), crs = 27700) %>% 
      group_by(L1) %>%
      summarise(do_union = F) %>% 
      st_cast('LINESTRING')

nodes <- st_as_sf(data.frame(X = c(444618, 444640, 444661), Y = c(216561, 216556, 216550), L1 = 1), coords = c('X', 'Y'), crs = 27700) 

@agila 提出的测试方法:

    st_distance(nodes)[1,]
    Units: [m]
    [1]  0.00000 22.56103 44.38468

Testing with point 2 and 3.
pt1 <- path %>% st_startpoint()

desired_distance <- units::set_units(22.56103, "m")
ratio <- desired_distance / st_length(path)
pt2 <- st_linesubstring(path, from = 0, to = ratio) %>% st_endpoint()

desired_distance <- units::set_units(44.38468, "m")
ratio <- desired_distance / st_length(path)
pt3 <- st_linesubstring(path, from = 0, to = ratio) %>% st_endpoint()

    (st_distance(pt1, pt2))
    Units: [m]
         [,1]
[1,] 22.56103
    (st_distance(pt1, pt3))
Units: [m]
         [,1]
[1,] 44.36801

我不知道为什么这种方法的准确性似乎与距离成比例，但这个错误对于我的任务是可以接受的。

Answer 1

我想提出以下解决方案。正如你所看到的，它有一些
缺点，但我认为它可以解决您的问题(取决于所需的
空间精度)首先加载一些包

library(sf)
#> Linking to GEOS 3.9.0, GDAL 3.2.1, PROJ 7.2.1
library(lwgeom)
#> Linking to liblwgeom 3.0.0beta1 r16016, GEOS 3.9.0, PROJ 7.2.1

然后，创建线串对象

path <- st_as_sfc('LINESTRING(10 20, 11 21, 12 21, 13 22)', crs = 4326)

计算其长度

st_length(path)
#> 407726.3 [m]

如果我们想估计距离起始点 200000 [m] 处的点
线串的点，那么我们可以使用 st_linesubstring() :

desired_distance <- units::set_units(200000, "m")
ratio <- desired_distance / st_length(path)
(pt <- st_linesubstring(path, from = 0, to = ratio) %>% st_endpoint())
#> Warning in st_linesubstring.sfc(path, from = 0, to = ratio): st_linesubstring
#> does not follow a geodesic; you may want to use st_geod_segmentize first
#> Geometry set for 1 feature 
#> Geometry type: POINT
#> Dimension:     XY
#> Bounding box:  xmin: 11.46373 ymin: 21 xmax: 11.46373 ymax: 21
#> Geodetic CRS:  WGS 84
#> POINT (11.46373 21)

我不是 100% 确定该警告消息(您可能想等待其他
答案或更好的解释)，但我们可以通过转换输入来修复它
反对预计的 CRS。例如:

path2 <- st_transform(path, 32632)
(pt2 <- st_linesubstring(path2, from = 0, to = ratio) %>% st_endpoint() %>% st_transform(4326))
#> Geometry set for 1 feature 
#> Geometry type: POINT
#> Dimension:     XY
#> Bounding box:  xmin: 11.46165 ymin: 21.00073 xmax: 11.46165 ymax: 21.00073
#> Geodetic CRS:  WGS 84
#> POINT (11.46165 21.00073)

这两个点并不相同，但非常接近。他们都躺在中间
在线串对象中。

st_distance(pt, pt2)
#> Units: [m]
#>          [,1]
#> [1,] 230.2247

阴谋

par(mar = rep(0, 4))
plot(path, reset = FALSE)
plot(pt, add = TRUE, pch = 16, col = "darkgreen", cex = 3)
plot(pt2, add = TRUE, pch = 16, col = "darkred", cex = 2)

创建于 2021-06-16 由 reprex package (v2.0.0)