如何旋转Multipolygon且不改变其内部空间关系

问题说明 #

有一个Multipolygon类型的Shapefile，执行旋转操作后，内部顶点变化导致子多边形出现重叠，需要避免这种情况。

已尝试的代码：

import geopandas as gpd
input_poly_path = "poly3.shp"
gdf = gpd.read_file(input_poly_path)
explode = gdf.explode(ignore_index=True)
ex = explode.rotate(-90, origin="centroid")
g = gpd.GeoDataFrame(columns=['geometry'], geometry='geometry')
g["geometry"] = ex

图形对比 #

• 原始多边形：由多个互不重叠的子多边形组成，整体布局规整。
• 旋转后多边形：子多边形相互交叉、重叠，原有拓扑结构被破坏。

解决方案 #

问题核心是拆分后单独旋转子多边形时，每个子多边形使用自身质心作为原点，导致相对位置偏移引发重叠。以下是两种解决思路：

思路1：直接旋转整个Multipolygon（不拆分） #

保持原Multipolygon的整体结构，以整个复合图形的质心为原点旋转，确保子多边形相对位置不变：

import geopandas as gpd
from shapely.validation import make_valid

input_poly_path = "poly3.shp"
gdf = gpd.read_file(input_poly_path)

# 以整个Multipolygon的质心为原点旋转
gdf["geometry"] = gdf.geometry.rotate(-90, origin="centroid")

# 修复旋转可能产生的拓扑错误
gdf["geometry"] = gdf.geometry.apply(make_valid)

# 保存结果
gdf.to_file("rotated_poly.shp")

思路2：拆分后统一使用全局质心旋转 #

若必须拆分处理，需确保所有子多边形使用同一个旋转原点（比如原Multipolygon的质心），旋转后再合并：

import geopandas as gpd
from shapely.validation import make_valid

input_poly_path = "poly3.shp"
gdf = gpd.read_file(input_poly_path)

# 获取原Multipolygon的质心作为统一旋转原点
global_centroid = gdf.geometry.iloc[0].centroid

# 拆分子多边形并统一旋转
exploded_gdf = gdf.explode(ignore_index=True)
exploded_gdf["geometry"] = exploded_gdf.geometry.rotate(-90, origin=global_centroid)

# 重新合并为Multipolygon
merged_gdf = exploded_gdf.dissolve(by=None, as_index=False).set_geometry("geometry")

# 修复拓扑错误
merged_gdf["geometry"] = merged_gdf.geometry.apply(make_valid)

merged_gdf.to_file("rotated_merged_poly.shp")

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Purple_Ad