Selecionando recursos "acima" ou "abaixo" de uma linha usando R

Dada uma linha e um conjunto de pontos, não consigo descobrir como usar sfpara identificar qual lado da linha cada ponto cai.

Um pequeno exemplo reproduzível segue, adaptado de uma pergunta diferente

# Load Libraries ----------------------------------------------------------

library('sf')

# Test data ---------------------------------------------------------------

points.df <- data.frame(
    'x' = c(-53.50000, -54.15489, -54.48560, -52.00000, -52.57810, -49.22097, -48.00000),
    'y' = c(-38.54859, -41.00000, -38.80000, -38.49485, -38.00000, -40.50000, -37.74859)
)


line.df <- data.frame(
    'x' = c(-54.53557, -52.00000, -50.00000, -48.00000, -46.40190),
    'y' = c(-39.00000, -38.60742, -38.08149, -38.82503, -37.00000)
)

# Create 'sf' objects -----------------------------------------------------

points.sf <- st_as_sf(points.df, coords = c("x", "y"))

st_crs(points.sf) <- st_crs(4326) # assign crs

line.sf <- st_sf(id = 'L1', st_sfc(st_linestring(as.matrix(line.df), dim = "XY")))
st_crs(line.sf) <- st_crs(4326) # assign crs


# Plots -------------------------------------------------------------------

xmin <- min(st_bbox(points.sf)[1], st_bbox(line.sf)[1])
ymin <- min(st_bbox(points.sf)[2], st_bbox(line.sf)[2])
xmax <- max(st_bbox(points.sf)[3], st_bbox(line.sf)[3])
ymax <- max(st_bbox(points.sf)[4], st_bbox(line.sf)[4])

plot(points.sf, pch = 19, xlab = "Longitude", ylab = "Latitude",
     xlim = c(xmin,xmax), ylim = c(ymin,ymax), graticule = st_crs(4326), axes = TRUE)

plot(line.sf, col = "#C72259", add = TRUE)
text(st_coordinates(points.sf), as.character(1:7), pos = 3)

Neste exemplo, é fácil verificar se os pontos 2 e 6 ficam ao sul da linha e o restante ao norte. Como automatizar a rotulagem?

sfRespostas não baseadas também são bem-vindas.

A resposta fornecida está relacionada a esta pergunta Como subconjunto de um objeto SpatialPoints para obter os pontos localizados em cada lado de um objeto SpatialLines usando R? mas usando a sfbiblioteca em vez de sp.

Verifique o código comentado abaixo.

# Load Libraries ----------------------------------------------------------

library('sf')

# Test data ---------------------------------------------------------------

points.df <- data.frame(
  'x' = c(-53.50000, -54.15489, -54.48560, -52.00000, -52.57810, -49.22097, -48.00000),
  'y' = c(-38.54859, -41.00000, -38.80000, -38.49485, -38.00000, -40.50000, -37.74859),
  'id' = as.character(c(1:7))
)


line.df <- data.frame(
  'x' = c(-54.53557, -52.00000, -50.00000, -48.00000, -46.40190),
  'y' = c(-39.00000, -38.60742, -38.08149, -38.82503, -37.00000)
)

# Create 'sf' objects -----------------------------------------------------

points.sf <- st_as_sf(points.df, coords = c("x", "y"))

st_crs(points.sf) <- st_crs(4326) # assign crs

line.sf <- st_sf(id = 'L1', st_sfc(st_linestring(as.matrix(line.df), dim = "XY")))
st_crs(line.sf) <- st_crs(4326) # assign crs    

# Plots -------------------------------------------------------------------

xmin <- min(st_bbox(points.sf)[1], st_bbox(line.sf)[1])
ymin <- min(st_bbox(points.sf)[2], st_bbox(line.sf)[2])
xmax <- max(st_bbox(points.sf)[3], st_bbox(line.sf)[3])
ymax <- max(st_bbox(points.sf)[4], st_bbox(line.sf)[4])

plot(points.sf, pch = 19, xlab = "Longitude", ylab = "Latitude",
     xlim = c(xmin,xmax), ylim = c(ymin,ymax), graticule = st_crs(4326), axes = TRUE)

plot(line.sf, col = "#272822", lwd = 2, add = TRUE)
text(st_coordinates(points.sf), as.character(points.sf$id), pos = 3)

# Create Polygons from line -----------------------------------------------

# Add x and y offsets (in degrees units)
offsetX <- 0
offsetY <- 3

polySideUp <- rbind(c(st_bbox(line.sf)['xmax'] + offsetX, 
                       st_bbox(line.sf)['ymax'] + offsetY),
                     c(st_bbox(line.sf)['xmin'] - offsetX, 
                       st_bbox(line.sf)['ymax'] + offsetY),
                     as.data.frame(st_coordinates(line.sf))[,c(1,2)],
                     c(st_bbox(line.sf)['xmax'] + offsetX, 
                       st_bbox(line.sf)['ymax'] + offsetY))

polySideDown <- rbind(c(st_bbox(line.sf)['xmax'] + offsetX, 
                       st_bbox(line.sf)['ymin'] - offsetY),
                     c(st_bbox(line.sf)['xmin'] - offsetX, 
                       st_bbox(line.sf)['ymin'] - offsetY),
                     as.data.frame(st_coordinates(line.sf))[,c(1,2)],
                     c(st_bbox(line.sf)['xmax'] + offsetX, 
                       st_bbox(line.sf)['ymin'] - offsetY))

# Create sf objects
polySideUp <- st_sf("id" = 'sideUp', st_sfc(st_polygon(list(as.matrix(polySideUp))), crs = 4326))
polySideDown <- st_sf("id" = 'sideDown', st_sfc(st_polygon(list(as.matrix(polySideDown))), crs = 4326))

# Plot
plot(polySideUp, xlab = "Longitude", ylab = "Latitude", col = "#C72259", 
     xlim = c(xmin - offsetX, xmax + offsetX), ylim = c(ymin - offsetY, ymax + offsetY), graticule = st_crs(4326), axes = TRUE)
plot(polySideDown, col = "#53A8BD", add = TRUE)
plot(points.sf$geometry, pch = 19, add = TRUE)
plot(line.sf, col = "#272822", lwd = 2, add = TRUE)
text(st_coordinates(points.sf), as.character(points.sf$id), pos = 3)

# Select points in side up
pointsInSideUp <- st_intersection(points.sf, polySideUp)

print(pointsInSideUp)

# Select points in side down
pointsInSideDown <- st_intersection(points.sf, polySideDown)

print(pointsInSideDown)

# Plot intersection
plot(polySideUp, xlab = "Longitude", ylab = "Latitude", col = "#C72259", 
     xlim = c(xmin - offsetX, xmax + offsetX), ylim = c(ymin - offsetY, ymax + offsetY), graticule = st_crs(4326), axes = TRUE)
plot(polySideDown, col = "#53A8BD", add = TRUE)
plot(pointsInSideUp, pch = 19, col = "#53A8BD", add = TRUE)
plot(pointsInSideDown, pch = 19, col = "#C72259", add = TRUE)
plot(line.sf, lwd = 2, col = "#272822", add = TRUE)
text(st_coordinates(points.sf), as.character(points.sf$id), pos = 3)

Algoritmo de estrutura de tópicos, que também fornece uma definição mais forte de "norte ou sul" da linha:

Transforme a linha em um polígono adicionando dois segmentos de linha extras dos pontos finais até Y = -Infinity, ou pelo menos mais ao sul que o ponto mais ao sul. Em seguida, faça um teste point-in-polygon. Os pontos no polígono estão ao sul da linha.

Repita para criar um polígono com segmentos extras positivos infinitos (ou grandes). Isso fornece pontos ao norte da linha.

Os pontos em nenhum dos polígonos são indefinidos quanto ao norte-sul da natureza da linha - estão a leste ou oeste da linha.