如何构建GeoDataFrame中顶点关联多边形的dict字典

需求说明 #

创建一个字典，用于存储GeoDataFrame中每个顶点对应的关联多边形，这些多边形仅相交但不交叉。

示例数据与可视化 #

示例代码 #

import geopandas as gpd
from shapely.geometry import Polygon
import matplotlib.pyplot as plt

polys = gpd.GeoSeries([Polygon([(0,0), (2,0), (2, 1.5), (2,2), (0,2)]),
                     Polygon([(0,2), (2,2), (2,4), (0,4)]),
                     Polygon([(2,0), (5,0), (5,1.5), (2,1.5)]),
                     Polygon([(3,3), (5,3), (5,5), (3,5)])])

fp = gpd.GeoDataFrame({'geometry': polys, 'name': ['a', 'b', 'c', 'd']})

fig, ax = plt.subplots(figsize=(5, 5))
fp.plot(ax=ax, alpha=0.3, cmap='tab10', edgecolor='k',)
fp.apply(lambda x: ax.annotate(text=x['name'], xy=x.geometry.centroid.coords[0], ha='center'), axis=1)
plt.show()

可视化效果 #

当前顶点遍历代码 #

for i, row in fp.iterrows():
    oring = list(row.geometry.exterior.coords)
    if row.geometry.exterior.is_ccw == False:
        # 调整方向以获取正确的法线朝向
        oring.reverse() 
    for (j, v) in enumerate(oring[:-1]):
        print([oring[j][0], oring[j][1], row['name']])

当前输出结果 #

[0.0, 0.0, 'a']
[2.0, 0.0, 'a']
[2.0, 1.5, 'a']
[2.0, 2.0, 'a']
[0.0, 2.0, 'a'] 
[0.0, 2.0, 'b']  
[2.0, 2.0, 'b']  
[2.0, 4.0, 'b']  
[0.0, 4.0, 'b']
[2.0, 0.0, 'c']
[5.0, 0.0, 'c']
[5.0, 1.5, 'c']
[2.0, 1.5, 'c']
[3.0, 3.0, 'd']  
[5.0, 3.0, 'd']  
[5.0, 5.0, 'd']  
[3.0, 5.0, 'd']

预期结果 #

每个顶点对应的关联多边形如下：

• 顶点(0.0, 0.0)：a
• 顶点(2.0, 0.0)：a、c
• 顶点(2.0, 1.5)：a、c
• 顶点(2.0, 2.0)：a、b
• 顶点(0.0, 2.0)：a、b
• 顶点(0.0, 2.0)：b、a
• 顶点(2.0, 2.0)：b、a
• 顶点(2.0, 4.0)：b
• 以此类推

解决方案代码 #

# 初始化存储顶点与多边形映射的字典
vertex_polygon_map = {}

for i, row in fp.iterrows():
    poly_name = row['name']
    oring = list(row.geometry.exterior.coords)
    if not row.geometry.exterior.is_ccw:
        oring.reverse()
    
    # 遍历每个顶点（排除最后一个，因为首尾重合）
    for v in oring[:-1]:
        # 将顶点坐标转为元组（列表不可哈希，不能作为字典键）
        vertex_key = (v[0], v[1])
        # 如果顶点已在字典中，追加多边形名称；否则创建新条目
        if vertex_key in vertex_polygon_map:
            vertex_polygon_map[vertex_key].append(poly_name)
        else:
            vertex_polygon_map[vertex_key] = [poly_name]

# 打印结果
for vertex, polys in vertex_polygon_map.items():
    print(f"顶点{vertex}对应：{'、'.join(polys)}")

输出验证 #

运行上述代码后，输出将符合预期：

顶点(0.0, 0.0)对应：a
顶点(2.0, 0.0)对应：a、c
顶点(2.0, 1.5)对应：a、c
顶点(2.0, 2.0)对应：a、b
顶点(0.0, 2.0)对应：a、b
顶点(2.0, 4.0)对应：b
顶点(0.0, 4.0)对应：b
顶点(5.0, 0.0)对应：c
顶点(5.0, 1.5)对应：c
顶点(3.0, 3.0)对应：d
顶点(5.0, 3.0)对应：d
顶点(5.0, 5.0)对应：d
顶点(3.0, 5.0)对应：d

内容的提问来源于stack exchange，提问作者arkriger