GeoDataFrame中构建100米分辨率可顺序索引米制网格的实现方法

核心逻辑说明 #

经纬度坐标系（EPSG:4326）以角度为单位，既无法精准换算100m对应的实际边长，也不符合“不依托经纬度构建网格”的要求。整套实现流程完全基于米制投影坐标系完成，全程不涉及经纬度间隔的换算逻辑。

步骤1：转换为米制投影坐标系 #

osmnx内置了自动匹配UTM投影的工具，无需手动计算研究区域对应的投影带号，直接将路网节点转换为米制单位的投影坐标系：

# 自动将经纬度格式的路网节点转换为匹配研究区域的UTM投影
nodes_proj = ox.projection.project_gdf(nodes)
# 获取投影后的整体空间边界（单位：米）
xmin, ymin, xmax, ymax = nodes_proj.total_bounds

转换完成后，所有坐标的数值单位为米，后续网格计算全部基于该坐标系开展，完全脱离经纬度单位的约束。

步骤2：生成100m×100m均匀网格 #

直接在投影坐标系的空间边界内，按100m的固定边长切分网格：

grid_resolution = 100  # 网格边长，单位米
# 生成x、y方向的网格线坐标序列
x_lines = np.arange(xmin, xmax + grid_resolution, grid_resolution)
y_lines = np.arange(ymin, ymax + grid_resolution, grid_resolution)

# 批量生成网格面要素
grid_geoms = []
for x_start in x_lines:
    for y_start in y_lines:
        # 构建单个100m×100m的矩形网格
        grid_poly = Polygon([
            (x_start, y_start),
            (x_start + grid_resolution, y_start),
            (x_start + grid_resolution, y_start + grid_resolution),
            (x_start, y_start + grid_resolution)
        ])
        grid_geoms.append(grid_poly)

# 构建网格GeoDataFrame，与路网节点保持一致的投影坐标系
grid_gdf = gpd.GeoDataFrame(geometry=grid_geoms, crs=nodes_proj.crs)

步骤3：按规则分配连续Cell_ID #

编号逻辑严格匹配需求：最左上角的网格Cell_ID为1，同一排内从左到右ID依次递增，排完最上方一整排后，向下一排继续延续连续编号。
实现排序时以两个维度为依据：

• 第一优先级：网格中心点的y值，按从大到小排序（UTM投影坐标系中y值越大，位置越靠北，对应可视化视图中越靠上的位置）
• 第二优先级：网格中心点的x值，按从小到大排序（UTM投影坐标系中x值越小，位置越靠西，对应可视化视图中越靠左的位置）

对应代码：

# 计算每个网格的中心点坐标作为排序依据
grid_gdf["center_x"] = grid_gdf.geometry.centroid.x
grid_gdf["center_y"] = grid_gdf.geometry.centroid.y

# 按指定规则排序
grid_gdf = grid_gdf.sort_values(
    by=["center_y", "center_x"],
    ascending=[False, True]  # y值降序、x值升序
).reset_index(drop=True)

# 生成连续唯一ID，从1开始计数
grid_gdf["Cell_ID"] = grid_gdf.index + 1

效果校验：排序结果中第一个单元格就是位置最靠上、最靠左的网格，即左上角单元格，ID为1；它右侧相邻的同排网格为第二个排序项，ID为2，与需求示例完全一致。

步骤4：可视化验证 #

将网格与路网节点叠合展示，可选择在网格中心标注Cell_ID，检查排序逻辑是否符合预期：

fig, ax = plt.subplots(figsize=(12, 8))
# 绘制半透明红色虚线边框的网格
grid_gdf.plot(ax=ax, facecolor="none", edgecolor="tab:red", linestyle="--", lw=0.5)
# 绘制黑色路网节点
nodes_proj.plot(ax=ax, color="tab:black", markersize=4)
# 可选：在网格中心标注Cell_ID
for _, cell in grid_gdf.iterrows():
    ax.text(
        cell["center_x"], cell["center_y"],
        str(cell["Cell_ID"]),
        fontsize=7, ha="center", va="center"
    )
ax.set_title("100m分辨率空间网格（带连续编号）")
plt.tight_layout()
plt.show()

原有实现的问题说明：之前直接通过经纬度间隔切分网格的逻辑，本质仍依托经纬度坐标开展计算，且不同纬度下经纬度1度对应的实际地面距离差异极大，无法精准实现100m×100m的网格尺寸要求。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Peter