问题:在 GeoPandas 或 Shapely 中合并多边形(形成单个几何)

我试图在 GeoPandas 中找到两个多边形的并集,并输出一个几何图形,该几何图形包含两个多边形的点作为其顶点。geopandas.overlay函数为每个单独的联合提供了多边形,但我想要一个多边形。

就上下文而言,我使用它来将两个行政区域组合成一个区域(即包括一个国家内的一个城镇区)。

以下示例来自 geopandas 网站并说明了我想要的内容:

from matplotlib import pyplot as plt
import geopandas as gpd
from shapely.geometry import Polygon

polys1 = gpd.GeoSeries([Polygon([(0,0), (2,0), (2,2), (0,2)]),
                         Polygon([(2,2), (4,2), (4,4), (2,4)])])

polys2 = gpd.GeoSeries([Polygon([(1,1), (3,1), (3,3), (1,3)]),
                         Polygon([(3,3), (5,3), (5,5), (3,5)])])

df1 = gpd.GeoDataFrame({'geometry': polys1, 'df1':[1,2]})
df2 = gpd.GeoDataFrame({'geometry': polys2, 'df2':[1,2]})

res_union = gpd.overlay(df1, df2, how='union')
res_union.plot()

没有一个输出几何是我所期望的,如下所示:

poly_union = gpd.GeoSeries([Polygon([(0,0), (0,2), (1,2), (1,3), \
    (2,3), (2,4), (3, 4), (3, 5), (5, 5), (5, 3), (4, 3), (4, 2), \
    (3,2), (3,1), (2, 1), (2, 0), (0, 0)])])

poly_union.plot(color = 'red')
plt.show()

首先,如何使用 GeoPandas 或 shapely 从输入多边形(df1、df2)输出上述多边形(poly_union)?

其次,与我要查找的几何 (poly_union) 相关的正确命名法是什么?我将其称为“联合”,但我发现的每个涉及“联合”的示例都不会输出此几何图形。

注意:这个示例似乎也没有输出单个多边形:

poly1 = df1['geometry']; poly2 = df2['geometry']
mergedpoly = poly1.union(poly2)
mergedpoly.plot()

解答

注意:如果使用 GEOS 3.2+,下面的答案中提到的cascaded_union将被unary_union取代 - 这允许不同几何类型的联合,而不仅仅是多边形。要检查您的版本,

>>> shapely.geos.geos_version
(3, 5, 1)

从这里的问题/答案看来,这在shapely](https://shapely.readthedocs.io/en/stable/manual.html#shapely.ops.cascaded_union)中被称为[cascaded_union:

from shapely.ops import cascaded_union
polygons = [poly1[0], poly1[1], poly2[0], poly2[1]]
boundary = gpd.GeoSeries(cascaded_union(polygons))
boundary.plot(color = 'red')
plt.show()