如何使用Shapely移除MultiLineString中的孤立短线

咱们先聚焦第一个子问题：如何识别MultiLineString里的孤立线段。这里的孤立线段指的是和其他任何线段都没有接触（端点重合）或相交的线段，用Shapely自带的空间关系判断方法就能轻松实现。

核心思路 #

对于MultiLineString中的每一条线段，我们需要检查它是否和其他所有线段都没有空间交集。Shapely的intersects()方法正好能帮我们做这件事——它会返回True如果两个几何对象存在任何形式的空间重叠（包括端点接触、线段交叉、部分重合等）。反过来，如果一条线段和其他所有线段的intersects()结果都是False，那它就是孤立线段。

实现代码 #

先写一个函数来提取所有孤立线段：

from shapely.geometry import MultiLineString

def get_isolated_segments(multiline):
    segments = list(multiline)
    isolated_segs = []
    for idx, seg in enumerate(segments):
        # 标记当前线段是否和其他线段有连接
        has_connection = False
        for other_idx, other_seg in enumerate(segments):
            if idx == other_idx:
                continue  # 跳过自己和自己对比
            if seg.intersects(other_seg):
                has_connection = True
                break  # 只要有一个连接就不用继续检查了
        if not has_connection:
            isolated_segs.append(seg)
    return isolated_segs

结合长度过滤的完整解决方案 #

现在把两个子问题结合起来：过滤掉既是孤立线段且长度小于2的线段，剩下的线段重新组成MultiLineString。完整代码如下（基于你的示例修改）：

from shapely.geometry import MultiLineString
from pprint import pprint
from matplotlib import pyplot
from figures import SIZE, set_limits, plot_line, plot_bounds, color_issimple
from figures import plot_coords as _plot_coords

def plot_coords(ax, ob):
    for line in ob:
        _plot_coords(ax, line, zorder=1)

def plot_lines(ax, ob):
    color = color_issimple(ob)
    for line in ob:
        plot_line(ax, line, color=color, alpha=0.7, zorder=2)

def get_isolated_segments(multiline):
    segments = list(multiline)
    isolated_segs = []
    for idx, seg in enumerate(segments):
        has_connection = False
        for other_idx, other_seg in enumerate(segments):
            if idx == other_idx:
                continue
            if seg.intersects(other_seg):
                has_connection = True
                break
        if not has_connection:
            isolated_segs.append(seg)
    return isolated_segs

fig = pyplot.figure(1, figsize=SIZE, dpi=90)
# 1: 原始MultiLineString
ax = fig.add_subplot(121)
mline1 = MultiLineString([((0, 0), (2, 0)), ((1, 0), (1, 1)), ((1, 2), (3, 2)), ((3, 0), (3, 1))])
plot_coords(ax, mline1)
plot_bounds(ax, mline1)
plot_lines(ax, mline1)
ax.set_title('a) original')
set_limits(ax, -1, 4, -1, 3)

# 2: 过滤后的结果
ax = fig.add_subplot(122)
isolated_segs = get_isolated_segments(mline1)
# 保留条件：非孤立线段 或者 是孤立但长度≥2的线段
filtered_segments = [
    seg for seg in list(mline1)
    if seg not in isolated_segs or seg.length >= 2
]
mline2 = MultiLineString(filtered_segments)
plot_coords(ax, mline2)
plot_bounds(ax, mline2)
plot_lines(ax, mline2)
ax.set_title('b) filtered result')
set_limits(ax, -1, 4, -1, 3)

pyplot.show()

代码说明 #

• get_isolated_segments()函数会返回所有孤立线段的列表
• 过滤逻辑中，我们保留两类线段：
  1. 不属于孤立线段的（和其他线段有连接的）
  2. 是孤立线段但长度≥2的（符合长度要求的孤立线段）
• 运行这段代码后，右边的子图会和你示例中的goal完全一致——那条长度为1的孤立竖直线段((3,0),(3,1))会被过滤掉。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者yzhou