使用 sf 包计算多边形的直径

Question

我在 R 中有一个 sf 对象代表一个县，我想计算它的直径。也就是说，我想知道其边界上任意两点之间的最大距离。我如何在 R 中做到这一点？

我知道原则上可以用旋转卡尺的方法应用于县的凸包。有 R 函数吗？我看到有人建议取最小外接圆的直径，但这只是对取凸包直径的方法的粗略近似。

以下是基于肯塔基州路易斯维尔的示例。下图显示了由 lwgeom 包确定的县及其凸包。

library(dplyr)
library(ggplot2)
library(tigris)
library(sf)
library(lwgeom)

# Set plotting theme ----
  theme_set(theme_minimal() +
              theme(panel.background = element_rect(fill = 'black'),
                    plot.background = element_rect(fill = 'black'),
                    panel.grid = NULL))

# Download data ----
  louisville_ky <- tigris::counties(state = "KY", year = 2019) %>%
    filter(COUNTYFP == "111")
  
  lou_convex_hull <- st_convex_hull(louisville_ky)

# Plot the data ----
    ggplot() +
    geom_sf(data = louisville_ky,
            color = 'dodgerblue4', fill = 'dodgerblue4') +
    geom_sf(data = lou_convex_hull,
            color = "white", fill = NA, size = 2)

Answer 1

下面的方法不是很有效，但是很管用。这只是简单地计算凸集中所有点之间的距离，然后确定哪两个点具有最大距离。然后使用 st_length() 函数以适当的单位计算这些点的距离。

# Get the points in the convex set
ch_points <- st_coordinates(lou_convex_hull)[,c("X", "Y")]

# Find the most distant points
dist_matrix <- as.matrix(dist(ch_points)) 
max_inds <- arrayInd(which.max(dist_matrix), dim(dist_matrix))
most_distant_points <- ch_points[as.vector(max_inds),]

# Calculate their distance
distance <- st_linestring(most_distant_points, dim = "XY") %>%
  st_sfc(crs = st_crs(lou_convex_hull)) %>%
  st_length()

print(distance)
#> 55462.51 [m]

Answer 2

您可以将凸包转换为 MULTIPOINT，然后是 POINT，使用 st_distance，并仅保留最大距离：

lou_convex_hull %>%
  st_cast('MULTIPOINT') %>%
  st_cast('POINT') %>%
  st_distance() %>%
  max()

55462.84 [m]

好像不用凸包也一样：

louisville_ky %>% 
 st_cast('MULTIPOINT') %>% 
 st_cast('POINT') %>% 
 st_distance %>% 
 max()

55462.84 [m]

使用 sf 包计算多边形的直径

Calculating diameter of a polygon with sf package

r

sf