填充多部件多边形间隙且不生成重叠多边形的实现方法咨询

• 待完成任务：对多部件（multipart）多边形做间隙填充，最终为每个空间要素生成具备单一外轮廓的多边形
• 已有方案效果：对多部件要素先后执行250m正向缓冲区、250m负向缓冲区计算，生成的多边形轮廓符合预期，但相邻要素处理后存在多边形互相重叠的问题
• 需求：寻找与现有实现逻辑相近、可保证处理结果无多边形重叠的可行方案

原有参考实现代码：

library(sf)
library(dplyr)

unzip("Areas.zip")
Areas <- st_read("Areas.gpkg") 

Area_1 <- Areas %>%
    filter(name == "Area 1") %>% 
    st_buffer(., 250) %>% 
    st_buffer(., -250) 
    
New_Areas <- bind_rows(Area_1, Areas %>% filter(name != "Area 1"))

之前的方案出现重叠的核心原因是只单独对单个要素做缓冲，没有给相邻要素加边界约束，缓冲后的范围自然会侵占邻接要素的空间。完全保留正负缓冲填间隙的核心逻辑，补一层拓扑互斥裁切就能解决重叠问题，实现代码如下：

library(sf)
library(dplyr)

Areas <- st_read("Areas.gpkg")

# 统一对所有要素做正负缓冲填充内部间隙，不要单独处理单个要素
buffered_areas <- Areas %>%
  st_buffer(250) %>% 
  st_buffer(-250) %>%
  st_make_valid() # 修复缓冲生成的微小拓扑错误

# 逐要素扣减被其他要素占压的重叠区域，保证所有要素边界互斥
non_overlap_areas <- buffered_areas %>%
  mutate(feat_id = row_number()) %>%
  group_split(feat_id) %>%
  lapply(function(current_feat){
    other_feats <- buffered_areas %>% filter(feat_id != current_feat$feat_id)
    cleaned_feat <- st_difference(current_feat, st_union(other_feats))
    return(cleaned_feat)
  }) %>%
  bind_rows() %>%
  select(-feat_id)

# 校验：最终结果不存在重叠要素
stopifnot(sum(st_overlaps(non_overlap_areas, sparse = FALSE)) == 0)

方案说明：

• 核心逻辑兼容：填充步骤和原有方案完全一致，没有更换间隙填充的实现思路，学习和改造成本极低
• 边界精度可控：如果缓冲裁切后边界出现细碎锯齿，可以在最后加一步st_snap()，设置1m以内的容差把相邻要素边界对齐，不会影响整体范围精度
• 无重叠保证：所有要素统一做缓冲再做互斥裁切，从流程上避免了单要素缓冲侵占邻域的问题，最终输出的多边形无重叠

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Chris