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如何使用Python、Numpy和Shapely生成落在多邊形內的隨機和非重復點?

2021-10-16 00:52:02 軟體設計

我一直在使用 Python、Shapely、Numpy 和 Geopandas 來生成點密度圖。點密度圖點根據種族具有不同的顏色,因此可以了解整個城市的人口統計資料。

我一直在使用一些類似于如何使用 Python、Numpy 和 Shapely 生成落在多邊形內的隨機和非重復點?

這是我運行以創建點的代碼:

pts_per_person = 5
  epsg = 4326 
  seed = 10

  list_of_point_categories = []
  for field in ['white_pop','black_pop','hispanic_pop', 'asian_pop', 'amerindian_pop',  'other_race_pop',   'two_or_more_races_pop']:
    
    ps = gpd.GeoDataFrame(gen_points_in_gdf_polys(geometry = gdf['geometry'], values=gdf[field],
                                points_per_value = pts_per_person, seed=seed))
    ps['ethnicity'] = field
    ps['year'] = i

    list_of_point_categories.append(ps)

  all_points=gpd.GeoDataFrame(pd.concat(list_of_point_categories))

  all_points=all_points.reset_index(drop=True)

以下是功能:

def gen_random_points_poly(poly, num_points, seed = None):
    """
    Returns a list of N randomly generated points within a polygon. 
    """
    
    min_x, min_y, max_x, max_y = poly.bounds
    points = []
    i=0
    
    while len(points) < num_points:
        s=RandomState(seed i) if seed else RandomState(seed)
        random_point = Point([s.uniform(min_x, max_x), s.uniform(min_y, max_y)])
        if random_point.within(poly):
            points.append(random_point)
        i =1
    return points


def gen_points_in_gdf_polys(geometry, values, points_per_value = None, seed = None):
    """
    Take a GeoSeries of Polygons along with a Series of values and returns randomly generated points within
    these polygons. Optionally takes a "points_per_value" integer which indicates the number of points that 
    should be generated for each 1 value.
    """
    if points_per_value:
        new_values = (values/points_per_value).astype(int)
    else:
        new_values = values

    
    new_values = new_values[new_values>0]
    #print(new_values.size)
    
    if(new_values.size > 0):
        g = gpd.GeoDataFrame(data = {'vals':new_values}, geometry = geometry)
        
        a = g.apply(lambda row: tuple(gen_random_points_poly(row['geometry'], row['vals'], seed)),1)
        b = gpd.GeoSeries(a.apply(pd.Series).stack(), crs = geometry.crs)
        b.name='geometry'
      
        return b

    

但是我發現我最終得到了每個種族的多個重復點。緯度和經度值完全相同。

如何使用 Python、Numpy 和 Shapely 生成落在多邊形內的隨機和非重復點?

Duplicate points were getting stacked on top of each other. I had to change the s.uniform line to random_point = Point([s.uniform(min_x, max_x) round(random.uniform(.0001, .001),10), s.uniform(min_y, max_y) round(random.uniform(.0001, .001),10)]) in order to make it truly random. This had the desired effect of spreading the points out more randomly, there were no duplicates.

如何使用 Python、Numpy 和 Shapely 生成落在多邊形內的隨機和非重復點?

But something about this feels a bit hacky, like I'm not using .uniform right. Is this the right way to create random points within a polygon?

uj5u.com熱心網友回復:

問題似乎出whilegen_random_points_poly()函式中回圈的第一行這行內容是:

 s=RandomState(seed i) if seed else RandomState(seed)

這會在回圈的每次迭代中初始化亂數生成器。初始化取決于seed(固定) 的值和i(在回圈的每次迭代中遞增) 的值實際上,如果gen_random_points_poly()多次呼叫該函式,則每次生成的點序列都將完全相同。這就是為什么為不同種族生成的點集合完全相同的原因。

如果您想獲得可重現的結果,您可以RandomStategen_random_points_poly()函式之外創建一次物件或者,您可以在每次呼叫此函式時提供不同的種子。在后一種情況下RandomState,在while回圈之前只創建一次物件仍然更有效率,而不是在每次迭代時重復創建它。

轉載請註明出處,本文鏈接:https://www.uj5u.com/ruanti/316990.html

標籤:python numpy gis geopandas shapely

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