Gere pontos em vários recursos, levando em consideração a distância mínima

Eu tenho uma função que cria turbinas eólicas representadas como pontos. Essencialmente, ele usa o código dos pontos Aleatórios dentro da ferramenta polígonos (fixos) , embora com algumas pequenas alterações.

O objetivo é criar pontos aleatórios dentro dos polígonos, levando em consideração a distância mínima especificada. Isso funciona muito bem, especialmente com polígonos que não estão próximos de outro (por exemplo, um único polígono):

No entanto, se o polígono estiver próximo ou adjacente a outro polígono (por exemplo, como mostrado abaixo), os pontos de cada polígono podem estar dentro da distância mínima, como mostrado em vermelho:

Como eu poderia mudar o código para que esses pontos em vermelho não fiquem próximos de outros de um polígono próximo?

Idealmente, gostaria que vários pontos fossem substituídos por um único ponto:

Aqui está o código que pode ser reproduzido no Python Console , uma camada de polígono deve ser selecionada com um CRS relevante antes de executar a função:

import random
from PyQt4.QtCore import QVariant

def checkMinDistance(point, index, distance, points):
    if distance == 0:
        return True
    neighbors = index.nearestNeighbor(point, 1)
    if len(neighbors) == 0:
        return True
    if neighbors[0] in points:
        np = points[neighbors[0]]
        if np.sqrDist(point) < (distance * distance):
            return False
    return True

def generate_wind_turbines(spacing):
    layer = iface.activeLayer()
    crs = layer.crs()
    # Memory layer
    memory_lyr = QgsVectorLayer("Point?crs=epsg:" + unicode(crs.postgisSrid()) + "&index=yes", "Wind turbines for " + str(layer.name()), "memory")
    QgsMapLayerRegistry.instance().addMapLayer(memory_lyr)
    memory_lyr.startEditing()
    provider = memory_lyr.dataProvider()
    provider.addAttributes([QgsField("ID", QVariant.Int)])
    # Variables
    point_density = 0.0001
    fid = 1
    distance_area = QgsDistanceArea()
    # List of features
    fts = []
    # Create points
    for f in layer.getFeatures():
        fGeom = QgsGeometry(f.geometry())
        bbox = fGeom.boundingBox()
        pointCount = int(round(point_density * distance_area.measure(fGeom)))
        index = QgsSpatialIndex()
        points = dict()
        nPoints = 0
        fid += 1
        nIterations = 0
        maxIterations = pointCount * 200
        random.seed()
        while nIterations < maxIterations and nPoints < pointCount:
            rx = bbox.xMinimum() + bbox.width() * random.random()
            ry = bbox.yMinimum() + bbox.height() * random.random()
            pnt = QgsPoint(rx, ry)
            geom = QgsGeometry.fromPoint(pnt)
            if geom.within(fGeom) and checkMinDistance(pnt, index, spacing, points):
                f = QgsFeature(nPoints)
                f.setAttributes([fid])
                f.setGeometry(geom)
                fts.append(f)
                index.insertFeature(f)
                points[nPoints] = pnt
                nPoints += 1
            nIterations += 1
    provider.addFeatures(fts)
    memory_lyr.updateFields()
    memory_lyr.commitChanges()

generate_wind_turbines(500)

Editar:

Dissolver e / ou converter os polígonos em peças únicas não parece ajudar muito, pois os pontos gerados ainda parecem estar dentro da distância mínima.

Testado no QGIS 2.18.3 .

Você precisa mudar duas coisas para que isso funcione. No entanto, você não obterá o máximo de turbinas eólicas por área. Para isso, você precisaria executar algumas iterações para cada valor e obter a contagem máxima de pontos.

Mudei o index = QgsSpatialIndex()e points = dict()fora do loop for. O código ficaria assim:

import random
def generate_wind_turbines(spacing):
    layer = self.iface.activeLayer()
    crs = layer.crs()
    # Memory layer
    memory_lyr = QgsVectorLayer("Point?crs=epsg:" + unicode(crs.postgisSrid()) + "&index=yes", "Wind turbines for " + str(layer.name()), "memory")
    QgsMapLayerRegistry.instance().addMapLayer(memory_lyr)
    memory_lyr.startEditing()
    provider = memory_lyr.dataProvider()
    provider.addAttributes([QgsField("ID", QVariant.Int)])
    # Variables
    point_density = 0.0001
    fid = 1
    distance_area = QgsDistanceArea()
    # List of features
    fts = []
    # Create points
    points = dict() # changed from me 
    index = QgsSpatialIndex()# changend from me 
    nPoints = 0 # changed in the edit 
    pointCount = 0 # changed in the edit 

    for f in layer.getFeatures():
        fGeom = QgsGeometry(f.geometry())
        bbox = fGeom.boundingBox()
        # changed here as well 
        pointCount = int(round(point_density * distance_area.measure(fGeom))) + int(pointCount)
        fid += 1
        nIterations = 0
        maxIterations = pointCount * 200
        random.seed()
        while nIterations < maxIterations and nPoints < pointCount:
            rx = bbox.xMinimum() + bbox.width() * random.random()
            ry = bbox.yMinimum() + bbox.height() * random.random()
            pnt = QgsPoint(rx, ry)
            geom = QgsGeometry.fromPoint(pnt)
            if geom.within(fGeom) and checkMinDistance(pnt, index, spacing, points):
                f = QgsFeature(nPoints)
                f.setAttributes([fid])
                f.setGeometry(geom)
                fts.append(f)
                index.insertFeature(f)
                points[nPoints] = pnt
                nPoints += 1
            nIterations += 1
    provider.addFeatures(fts)
    memory_lyr.updateFields()
    memory_lyr.commitChanges()

def checkMinDistance( point, index, distance, points):
    if distance == 0:
        return True
    neighbors = index.nearestNeighbor(point, 1)
    if len(neighbors) == 0:
        return True
    if neighbors[0] in points:
        np = points[neighbors[0]]
        if np.sqrDist(point) < (distance * distance):
            return False
    return True

EDITAR:

Joseph estava certo. minhas alterações funcionaram apenas em uma área muito pequena. Eu testei e encontrei uma nova solução movendo duas variáveis ​​para fora do loop for e alterei a pointCountvariável.

Eu testei com 500m e este é o resultado (duas tentativas diferentes):

Um método pode ser criar outra função que faça o seguinte:

1. Gere buffers com o mesmo raio do espaçamento em torno de todos os pontos e os armazene em uma camada de polígono.
2. Crie uma lista contendo o ID de todos os buffers que se cruzam.
3. Exclui os buffers usando esta lista de IDs.
4. Gere centróide dos buffers restantes e armazene-os em uma camada de pontos.

Esta é a função que eu usei:

def wind_turbine_spacing_checker(layer, spacing):
    # Create buffers for points
    poly_layer =  QgsVectorLayer("Polygon?crs=epsg:27700", 'Buffers' , "memory")
    pr = poly_layer.dataProvider() 
    pr.addAttributes([QgsField("ID", QVariant.Int)])
    feat_list = []
    for f in layer.getFeatures():
        poly = QgsFeature()
        f_buffer = f.geometry().buffer((spacing / 2), 99)
        f_poly = poly.setGeometry(QgsGeometry.fromPolygon(f_buffer.asPolygon()))
        poly.setAttributes([1])
        poly.setGeometry(f_buffer)
        feat_list.append(poly)

    pr.addFeatures(feat_list)
    poly_layer.updateExtents()
    poly_layer.updateFields()
    QgsMapLayerRegistry.instance().addMapLayers([poly_layer])

    # Get pairs of intersecting buffer features
    features = [feat for feat in poly_layer.getFeatures()]
    ids = []
    for feat in poly_layer.getFeatures():
        for geat in features:
            if feat.id() != geat.id():
                if geat.geometry().intersects(feat.geometry()):
                    ids.append([feat.id(), geat.id()])

    # Set/sort list and get id of intersecting feature(s)
    for x in ids:
        x.sort()

    ids_sort = set(tuple(x) for x in ids)
    ids_list = [list(x) for x in ids_sort]
    ids_firstItem = [item[0] for item in ids_list]
    final_list = list(set(ids_firstItem))

    # Use ids from final_list to remove intersecting buffer features
    with edit(poly_layer):
        poly_layer.deleteFeatures(final_list)

    # Create new point layer and get centroids from buffers
    # (using final_list to delete the original features may not delete those points where the buffer interesects
    # so best to obtain the centroid of the buffers and output this as a new file)
    result_layer = QgsVectorLayer('Point?crs=epsg:27700&field=id:string', 'Result' , 'memory')
    result_layer.startEditing()
    for feat in poly_layer.getFeatures():
        centroid = feat.geometry().centroid()
        name = feat.attribute("ID")
        centroid_feature = QgsFeature(poly_layer.fields())
        centroid_feature.setGeometry(centroid)
        centroid_feature['ID'] = name
        result_layer.addFeature(centroid_feature)

    result_layer.commitChanges()
    QgsMapLayerRegistry.instance().addMapLayer(result_layer)

A função pode ser executada imediatamente no final da generate_wind_turbines()função usando:

...
memory_lyr.commitChanges()
wind_turbine_spacing_checker(memory_lyr, spacing)

Isso fornece os resultados, como mostrado na imagem na pergunta. Provavelmente não é a mais eficiente das soluções, mas parece funcionar.

Alguns exemplos em que os pontos vermelhos são os gerados inicialmente e os pontos exibidos como turbinas com um limite são o resultado final:

• generate_wind_turbines(500)

  

• generate_wind_turbines(1000)