检查一个线段是否与一组线段相交答案

【问题标题】：Check, if one Line Segment intersects with a set of line segments检查一个线段是否与一组线段相交
【发布时间】：2019-01-24 14:33:08
【问题描述】：

我有一条线段 AB (2d) 从点 A 到点 B。对于coastline（封闭多边形，3*10^3 个顶点）的表示，我有一个NumPy 数组（2d），它在同一点开始和结束。我想知道，A 和B 点之间的连接是否与海岸线相交。

我的第一种方法是遍历封闭多边形的每个线段，并检查它是否与AB 相交。这里是the underlying method。

即使我使用NumPy 数组或使用cython 翻译函数，它也不够快，因为我必须为不同的As 和Bs 做很多次.

我想，这可能是一个概念问题，我想知道，是否有更智能的方法来检查是否至少存在一个交叉点 (True/False)？

我也尝试使用shapely。但这有点慢。

from shapely.geometry import LineString
import numpy as np

coastline = LineString(np.dstack(x_values,y_values))

def intersection(A,B,Coastline):

      AB = LineString([(A[0], A[1]), (B[0], B[1])])
      if AB.intersection(coastline).is_empty:
         return False
      return True

【问题讨论】：

gis.stackexchange.com/questions/227423/…
那么您的期望是什么？不要这么含糊：现在需要多长时间，快多少会好？
您的问题实际上只是一个线段还是您会检查更多的线段？答案可能取决于此，因为这样对海岸线段做一些事情可能是值得的，比如索引或诸如此类。
根据 Robert Kerns Line Profiler，我以 numpy-array 方式创建的函数每次命中需要 1583.7 * 10 ^-6 秒（5788 次调用）。
有很多关于多边形与线段相交的帖子，试试看。不管你的方法是什么，因为你的多边形上有很多顶点，用更少的顶点制作一个不太详细的多边形可能会很好，这样我们就可以针对这个新的多边形测试这条线。它需要生成，如果它们相交，您将需要检查实际的详细信息，但如果它们不相交，您可以知道它也不与详细信息相交

标签： python algorithm performance numpy cython

【解决方案1】：

这是一个碰撞检测问题。

因此，在您的情况下，最好的办法是将您的海岸线放在一个空间数据结构中，例如 bsp-tree、quad-tree、aabb-tree 等。

然后在你的线段和树结构之间进行交集。

参见例如 CGAL AABB_tree： https://doc.cgal.org/latest/AABB_tree/index.html

该库适用于 3D，但同样的想法适用于 2D。您可以在 aabbtree 中嵌入几乎任何几何图形并非常快速地查询线交点

【讨论】：