解决R中sf包空间连接时的球形几何无效错误

问题原因 #

你遇到的错误是因为S2球面几何引擎（sf默认用于WGS84坐标系（EPSG:4326）的空间运算）检测到 shp 文件存在拓扑无效问题（重复顶点、环自相交等），导致无法执行st_contains连接。

解决方案 #

以下两种方法可解决该问题，按优先级尝试：

方法1：修复几何拓扑错误 #

先对两个空间数据的几何做有效性检查与修复，再执行连接：

library(sf)

# 读取并转换坐标系
Bigger_Units  <- sf::st_read("C:/Users/ME/OneDrive/Documents/hr_shape/HR_000a18a_e.shp", options = "ENCODING=WINDOWS-1252") %>% 
  st_transform(crs = 4326) 

Smaller_Units <- sf::st_read("C:/Users/ME/OneDrive/Documents/shape7/lfsa000b16a_e.shp", options = "ENCODING=WINDOWS-1252") %>%  
  st_transform(crs = 4326) 

# （可选）定位无效几何特征
which(!st_is_valid(Bigger_Units))
which(!st_is_valid(Smaller_Units))

# 修复几何有效性并确保坐标系不变
Bigger_Units_fixed <- st_make_valid(Bigger_Units) %>% 
  st_set_crs(4326)
Smaller_Units_fixed <- st_make_valid(Smaller_Units) %>% 
  st_set_crs(4326)

# 执行空间连接
Dat <- st_join(Bigger_Units_fixed, Smaller_Units_fixed, join = st_contains, left = TRUE)

方法2：临时禁用S2球面几何 #

如果修复后仍有问题，或不需要球面几何运算，可切换到平面几何引擎处理：

library(sf)

# 禁用S2球面几何
sf::sf_use_s2(FALSE)

# 读取并转换坐标系
Bigger_Units  <- sf::st_read("C:/Users/ME/OneDrive/Documents/hr_shape/HR_000a18a_e.shp", options = "ENCODING=WINDOWS-1252") %>% 
  st_transform(crs = 4326) 

Smaller_Units <- sf::st_read("C:/Users/ME/OneDrive/Documents/shape7/lfsa000b16a_e.shp", options = "ENCODING=WINDOWS-1252") %>%  
  st_transform(crs = 4326) 

# 执行空间连接
Dat <- st_join(Bigger_Units, Smaller_Units, join = st_contains, left = TRUE)

# （可选）用完后重新启用S2
# sf::sf_use_s2(TRUE)

补充说明 #

• st_make_valid会自动修复重复顶点、自相交等常见拓扑错误，修复后几何可能从POLYGON转为MULTIPOLYGON，不影响后续分析。
• 禁用S2后，sf会使用传统GEOS平面几何引擎，适合大多数区域级空间运算，规避球面几何的严格校验规则。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者stats_noob