Shapely多边形包含判断异常：视觉包含但返回False

问题原因 #

你构造的多边形b是无效的空多边形：

• 顶点存在大量重复值，比如(243324,6254378)和(243330,6254383)重复出现，导致生成的几何没有面积、不具备有效多边形的形态。
• 在Shapely中，空多边形的is_empty属性为True，这类几何对象无法参与正常的空间关系判断，因此contains、intersects、overlaps都会返回False——即使matplotlib把重复点画成了一个点/短线，看起来像是在a内部，但这并非有效多边形。

解决办法 #

1. 修复多边形顶点数据 #

确保多边形b的顶点是3个及以上不共线的唯一顶点，构造出有面积的有效多边形。比如修改b的顶点为：

b = shapely.geometry.Polygon((
    (243324,6254378),
    (243330,6254383),
    (243328,6254375),
    (243324,6254378)  # 闭合顶点
))

2. 提前验证几何有效性 #

在进行空间关系判断前，先检查几何对象的有效性，避免无效几何导致的错误结果：

print("b是否为空:", b.is_empty)
print("b是否有效:", b.is_valid)

修改后的完整测试代码 #

#!/usr/bin/env python

import shapely
import matplotlib.pyplot as plt


def main():
    a = shapely.geometry.Polygon((
        (239948.84366885605,6247904.745529621),(238281.02710020886,6250794.291071406),
        (238693.67295395266,6251899.199182685),(238292.52776364237,6253065.862501571),
        (239369.8867152306,6255078.983834209),(241149.62036734243,6258808.484109194),
        (246601.12030818601,6254149.774368979),(247369.5081433506,6252263.219573404),
        (246378.77811632192,6251486.8296787),(246522.3713691934,6251301.933776115),
        (245312.5127001227,6249410.396470293),(243242.96423660984,6248751.24094899),
        (239948.84366885605,6247904.745529621)
    ))
    # 修复后的有效多边形b
    b = shapely.geometry.Polygon((
        (243324,6254378),
        (243330,6254383),
        (243328,6254375),
        (243324,6254378)
    ))

    print("a.contains(b):", a.contains(b))
    print("a.intersects(b):", a.intersects(b))
    print("a.overlaps(b):", a.overlaps(b))
    print("b是否为空:", b.is_empty)
    print("b是否有效:", b.is_valid)

    plt.plot(*a.exterior.xy, c='red')
    plt.plot(*b.exterior.xy, c='green')
    plt.gca().axis("equal")
    plt.show()

if __name__ == '__main__':
    main()

预期输出说明 #

a.contains(b): True
a.intersects(b): True
a.overlaps(b): False

注：overlaps返回False是因为Shapely中overlaps要求两个几何都有维度，且交集的维度与原几何相同，但当一个完全包含另一个时，交集是被包含的几何本身，不符合overlaps的定义（overlaps要求交集不是任何一个几何的全部）。如果需要判断两个几何有重叠区域，可以结合intersects和not contains/not within来实现。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者aguilbau