【python】geopandas计算最短路径

文章：链接: python geopandas读取gis路网，最找最短路径

该文给出了基本的思路，但是给出的代码只是图片；细节也没有讲清楚。这里进一步补充。

计算路网的起点和终点坐标

结点数据带有id编号

路网数据带有id编号和长度

对路网数据进行两次迭代的空间连接（一对多）即可，下面介绍具体思路：
假设道路L，其两端为A、B两点；对L和结点空间连接（一对多），得到两条结果：L（A）、L（B）
对得到的结果再次进行空间连接（一对多），得到四条结果：L（A-A）、L（A-B）、L（B-B）、L（B-A）
再删除掉冗余的L（A-A）、L（B-B）、L（B-A）得到了想要的L（A-B）

空间连接参数设置如下，进行两次连接，第二次连接的目标要素为第一次空间连接的输出要素

选择起点终点坐标一样的元素，即删除L（A-A）、L（B-B）

余下L（A-B）、L（B-A）

由于L（A-B）、L（B-A）都是代表同一条路，根据道路的ID，删除相同项，余下L（A-B）、L（B-A）中的任一个，可构建无向图

绘制地图

读取shp，绘制地图

# -*- coding: utf-8 -*-
"""
Created on Thu Jul 28 17:22:05 2022

@author: xza
"""
import matplotlib.pyplot as plt
import geopandas as gp
import contextily as ctx
import networkx as nx
import pandas as pd
#读取shp文件
roadfile="Road.shp"
pointfile="point.shp"
road_shp = gp.read_file(roadfile).to_crs('EPSG:3857')#变换投影为web墨卡托即EPSG:3857
point_shp = gp.read_file(pointfile).to_crs('EPSG:3857')#变换投影为web墨卡托即EPSG:3857

#显示地图
fig, ax = plt.subplots(figsize=(10,10))
ax = road_shp.plot(ax=ax, alpha=0.1, edgecolor='k')
ax.axis('off')
road_shp.plot(ax=ax,linewidth=1.5,color='black')#alpha设置透明度
point_shp.plot(ax=ax,markersize=8)
ctx.add_basemap(ax, 
                source='https://{s}.tile.openstreetmap.fr/hot/{z}/{x}/{y}.png',
                zoom=12)

计算最短路径

#计算最短路径
#nx.Graph() 无向图
#nx.DiGraph() 有向图
G=nx.from_pandas_edgelist(road_shp,'Point_x','Point_y',edge_attr=['RoadID','Length'],create_using=nx.Graph())
#起点和终点的结点id
start_node=1342
end_node=2792
path=nx.shortest_path(G,start_node,end_node,weight='Length')

#获取路径（DataFrame格式）
def GetPath(path,road):
    pathroad=pd.DataFrame()
    for i in range(len(path)-1):
        node1=path[i]
        node2=path[i+1]
        r1=road[(road['Point_x']==node1)&(road['Point_y']==node2)]
        r2=road[(road['Point_x']==node2)&(road['Point_y']==node1)]
        pathroad=pathroad.append(r1)
        pathroad=pathroad.append(r2)
    return pathroad

path_road=GetPath(path,road_shp)
#DataFrame格式转为GeoDataFrame
path_road_shp = gp.GeoDataFrame(path_road, geometry=path_road.geometry)

networkx计算的路径，为每个结点的id

根据结点id找出对应的道路，即已知结点ID：A、B；道路L(A-B)由A-B唯一确定。

绘制结果图

#绘制结果图
fig, ax = plt.subplots(figsize=(10,10))
ax = road_shp.plot(ax=ax, alpha=0.1, edgecolor='k')
ax.axis('off')
road_shp.plot(ax=ax,linewidth=1.5,color='black')#alpha设置透明度
path_road_shp.plot(ax=ax,linewidth=3,color='r')#alpha设置透明度
ctx.add_basemap(ax, 
                source='https://{s}.tile.openstreetmap.fr/hot/{z}/{x}/{y}.png',
                zoom=12)

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