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r - 如何使用 sf 包从 3D 数据中提取建筑面积

问题描述

我有以下来自瑞士联邦地形局 swisstopo 的关于建筑体积的 3D 数据：

https://shop.swisstopo.admin.ch/en/products/landscape/build3D

要下载数据，您需要单击阅读更多，向下滚动并单击示例数据。

这只是一个样本。请注意，我使用 GDB 是因为我的真实数据集采用这种格式。然后我将数据读入R：

library(sf)

data <- st_read("swissbuildings3dlv03/GDB/swissBUILDINGS3d_10.gdb")

在下一步中，我删除第三个维度并计算面积：

data %>% 
 st_zm() %>% 
 st_area()

然而，当将其与这些建筑物的官方数据进行比较时，该区域始终是其应有的两倍大。我想，我如何将尺寸从 3D 减少到 2D 是有问题的。任何帮助或提示将不胜感激！

标签： rsf

解决方案

如果您仔细查看第一个特征的几何形状：

> st_as_text(st_geometry(map[1,]))
GEOMETRYCOLLECTION Z ( TIN Z .....
[...]
MULTIPOLYGON Z (((601608.1 197988.1 525.57, 601604 197974.8 525.57, 601593.7 197977.9 525.57, 601597.8 197991.3 525.57, 601608.1 197988.1 525.57)), ((601608.1 197988.1 517.9725, 601597.8 197991.3 517.9725, 601593.7 197977.9 517.9725, 601604 197974.8 517.9725, 601608.1 197988.1 517.9725))))"

MULTIPOLYGON 位是相关的。它由两个多边形组成：

> st_as_text(st_cast(st_collection_extract(st_geometry(map)[1]),"POLYGON"))
[1] "POLYGON Z ((601608.1 197988.1 525.57,
                 601604 197974.8 525.57,
                 601593.7 197977.9 525.57,
                 601597.8 197991.3 525.57,
                 601608.1 197988.1 525.57))"          
[2] "POLYGON Z ((601608.1 197988.1 517.9725,
                 601597.8 197991.3 517.9725,
                 601593.7 197977.9 517.9725,
                 601604 197974.8 517.9725,
                 601608.1 197988.1 517.9725))"

它看起来像两个不同 Z 高度的相同多边形。过滤st_zm将产生两个相同的 2D 多边形。因此，您将获得双倍的面积。

如果您保证每个要素都以这种方式表示，那么除以 2 得到足迹区域是有效的。如果可能有其他一些复杂性（瑞士有金字塔吗？或者形状像 Toblerone 的建筑物？）顶部多边形与底部多边形不同，那么您需要提取最低多边形（如果您想要足迹在地面上）或所有多边形的联合，如果你想要从上面看到的区域覆盖。

st_union这是通过合并顶部和底部多边形将面积减半的第一个特征的示例：

> st_area(st_union(st_collection_extract(st_geometry(map)[1])))
150.5087 [m^2]

与原版相比：

> st_area(st_collection_extract(st_geometry(map)[1]))
301.0174 [m^2]

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