計算數據幀中多個經緯度點的中心點

Question

我有一個如下所示的數據集：

site   lat      long 
bras2  41.21   -115.11
tex4   45.3    -112.31
bras2  41.15   -115.15 
bras2  41.12   -115.19

對於具有相同site名稱的樣本，我想計算它們的中心點，然后將其作為列添加到數據集中。 一些site名稱重復兩次，其他三次，其他四次。

像這樣：

site   lat      long    centre_lat  centre_long 
bras2  41.21   -115.11  value here     value here
tex4   45.3    -112.31  45.3           -112.31 
bras2  41.15   -115.15  value here     value here
bras2  41.12   -115.19  value here     value here

我怎樣才能做到這一點？

Answer 1

如果您使用的是空間數據，您應該考慮使用sf package。 它可以很好地處理幾何圖形和函數。

下面的代碼顯示了同時使用sf::st_centroid和 geosphere geosphere::centroid 。 我更喜歡sf的做事方式。

df <- read.table(header=TRUE, text= "site   lat      long 
bras2  41.21   -115.11
tex4   45.3    -112.31
bras2  41.15   -115.15 
bras2  41.12   -115.19")


library(dplyr)
library(geosphere)
library(sf)

# Using sf's st_centroid
df_sf <- st_as_sf(df, coords = c('long', 'lat'))

centroids_sf <- df_sf %>%
  group_by(site) %>% 
  summarize(geometry = st_union(geometry)) %>% 
  st_centroid

  
# Using geosphere::centroid
centroids_geoshpere <- df_sf %>%
  group_by(site) %>%
  filter(n() >2)  %>% ## geosphere needs polygons therefore 3+ points
  st_union() %>%
  st_cast('POLYGON') %>%
  as('Spatial') %>% # geoshpere expects SpatialPolygons objects
  centroid() 
  

centroids_geoshpere
#>         [,1]     [,2]
#> [1,] -115.15 41.16001
centroids_sf
#> Simple feature collection with 2 features and 1 field
#> geometry type:  POINT
#> dimension:      XY
#> bbox:           xmin: -115.15 ymin: 41.16 xmax: -112.31 ymax: 45.3
#> CRS:            NA
#> # A tibble: 2 x 2
#>   site         geometry
#> * <chr>         <POINT>
#> 1 bras2 (-115.15 41.16)
#> 2 tex4   (-112.31 45.3)

看起來他們已經足夠接近同一點了。 我不認為geosphere::centroid可以為單個點提供質心，但可能是錯誤的。 sf::st_centroid對於 1,2 或更多點沒有問題。 ^{由代表 package (v0.3.0) 於 2020 年 12 月 20 日創建}

Answer 2

在使用gsub剝離站點編號后，您可以使用ave計算按站點名稱分組的平均值。

within(dat, {
  g <- gsub("\\d", "", site)
  mid.lat <- ave(lat, g)
  mid.long <- ave(long, g)
  rm(g)
})
#    site   lat    long mid.long mid.lat
# 1 bras2 41.21 -115.11 -115.150  41.160
# 2  tex4 45.30 -112.31 -112.310  45.300
# 3 bras2 41.15 -115.15 -115.150  41.160
# 4 bras2 41.12 -115.19 -115.150  41.160
# 5  foo1 42.10 -123.10 -123.225  42.225
# 6  foo2 42.20 -123.20 -123.225  42.225
# 7 foo11 42.30 -123.30 -123.225  42.225
# 8 foo12 42.30 -123.30 -123.225  42.225

或者，如果您依賴NA ：

within(dat, {
  g <- gsub("\\d", "", site)
  n <- ave(site, g, FUN=length)
  mid.lat <- NA
  mid.long <- NA
  mid.lat[n > 1] <- ave(lat[n > 1], g[n > 1])
  mid.long[n > 1] <- ave(long[n > 1], g[n > 1])
  rm(g, n)
  })
#    site   lat    long mid.long mid.lat
# 1 bras2 41.21 -115.11 -115.150  41.160
# 2  tex4 45.30 -112.31       NA      NA
# 3 bras2 41.15 -115.15 -115.150  41.160
# 4 bras2 41.12 -115.19 -115.150  41.160
# 5  foo1 42.10 -123.10 -123.225  42.225
# 6  foo2 42.20 -123.20 -123.225  42.225
# 7 foo11 42.30 -123.30 -123.225  42.225
# 8 foo12 42.30 -123.30 -123.225  42.225

---

數據：

dat <- structure(list(site = c("bras2", "tex4", "bras2", "bras2", "foo1", 
"foo2", "foo11", "foo12"), lat = c(41.21, 45.3, 41.15, 41.12, 
42.1, 42.2, 42.3, 42.3), long = c(-115.11, -112.31, -115.15, 
-115.19, -123.1, -123.2, -123.3, -123.3)), class = "data.frame", row.names = c(NA, 
-8L))

Answer 3

地圈 package 有一個 function centroid來解決這樣的問題。
只要在形狀上有不止一個點，它就是筆直的。 下面的大部分代碼都涉及處理上面示例中的單點情況。

df <- read.table(header=TRUE, text= "site   lat      long 
bras2  41.21   -115.11
tex4   45.3    -112.31
bras2  41.15   -115.15 
bras2  41.12   -115.19")


library(dplyr)
library(geosphere)

df %>% group_by(side) %>% centroid(.[ ,c(3,2)])

sites <- split(df, df$site)
results <-lapply(sites, function(x) {
   if(nrow(x)>1 ) {
     value <- as.data.frame(centroid(x[, c(3,2)]))
   }
   else {
      value <- x[1, c(3,2)]
      names(value) <- c("lon", "lat")
   }
   value$site <- x$site[1]
   value
})

answer<-bind_rows(results)

      lon      lat  site
1 -115.15 41.16001 bras2
2 -112.31 45.30000  tex4