数据融合工具（10）线重叠检查修复

一、需求背景

        先明确一下“线重叠”的定义。

        ArcGIS拓扑工具集中的拓扑规则：

• 不能自重叠（线） —线要素不得与自身重叠。这些线要素可以交叉或接触但不得有重合的线段。此规则适用于街道等线段可能接触闭合线的要素，但同一街道不得出现两次相同的路线。

• 不能重叠(线) —线不得与同一要素类（或子类型）中的线重叠。例如，当河流要素类中线段不能重复时，使用此规则。线可以交叉或相交，但不能共享线段。

 1.1 拓扑错误修复

        对于“不能自重叠”错误，使用“简化”（从要素中移除导致错误的自重叠或自相交的线段），此修复可以应用到一个或多个错误。

        对于“不能重叠”错误，使用“移除重叠”（移除导致错误的要素重叠部分），此修复只能一条记录一条记录修复。

        需求来了，能不能，一个工具，解决所有的“重叠”错误，并记录修复情况呢？

        毕竟，重叠错误可能是这样的？多如烟海……

1.2 剖析一下

        01 说一说？自重叠

        我们知道，线是由一系列点按给定的顺序依次连接构成的。线自重叠，只需要线节点连接出现往复或压盖即可发生，如下图所示。

 

 

        在理想数据下，实现线自重叠的判断，自重叠部分的查找以及自重叠的修复代码如下：

from shapely.geometry import LineString, Point, MultiLineString
from shapely.ops import linemerge
import numpy as np
from itertools import combinations


# 将折线转换为线段
def create_segments(polyline):
    segments = []

    # 如果输入是列表或ndarray
    if isinstance(polyline, (list, np.ndarray)):
        coords = polyline if isinstance(polyline, list) else polyline.tolist()
        for i in range(len(coords) - 1):
            line = LineString([coords[i], coords[i + 1]])
            segments.append(line)

    # 如果输入是LineString
    elif isinstance(polyline, LineString):
        coords = list(polyline.coords)
        for i in range(len(coords) - 1):
            line = LineString([coords[i], coords[i + 1]])
            segments.append(line)

    # 如果输入是MultiLineString
    elif isinstance(polyline, MultiLineString):
        for line_string in polyline.geoms:
            coords = list(line_string.coords)
            for i in range(len(coords) - 1):
                line = LineString([coords[i], coords[i + 1]])
                segments.append(line)

    else:
        raise TypeError("当前数据类型不支持！")

    return segments


def calculate_slope(line):
    x1, y1 = line.coords[0]
    x2, y2 = line.coords[-1]
    if x2 - x1 != 0:
        slope = (y2 - y1) / (x2 - x1)
    else:
        slope = np.inf  # 垂直线的斜率定义为无穷大
    return slope


def judge_overlapping(multi_line):