とあるポイントからラインまでの最短距離計算方法

[sakuya_izayoi]

こんにちは。

こちらsakuyaです。お世話になっております。

タイトルのように、とあるポイント(下記★点)から各ラインにかけての最短距離を求めたいです。

ラインの重心点までならばでなく、プロセッシングツールの「最寄りのハブまでの距離」

で作成できるのですが、重心ではなく、★点から各ラインにいちばん近いポイントを求めて、そこまでの距離を求めたいという意味合いです。

下記図では適当にラインを引いておりますが、★点とライン1の最短距離をこの図の赤線のように求めてもらいたいという事です。

参考用のプロジェクトファイルとshpファイルを同封します。良いアイデアがあれば教えてください。よろしくお願いします。

[adachi]

sakuya様

かなり面倒なやり方しか思いつきませんでしたが…

以下で福岡様が紹介されていた「ジオメトリをレイヤにスナップ」というツールがありますが

https://groups.google.com/d/msg/qgisshitumon01/KLykv5_sJe4/Y9birdBNCwAJ

・サンプルのようにラインの数が少ない場合：ラインをひとつひとつ選択して「選択地物のみを対象」に実行

・ラインの数が多い場合：「ベクタの分割」でラインをバラバラのレイヤにし、ツールをバッチで処理したほうが上のやり方よりは早くなるかと

　→それぞれのライン上で、基準点からの最短距離になるポイントレイヤが生成します。

・できたポイントレイヤを今度は「ベクタの結合」でひとつのレイヤにし、「距離マトリクス」で基準点との距離マトリクスを生成

といった感じでしょうか。

pythonなど使いこなせればもっとうまいやり方がありそうですが…

[sakuya_izayoi]

adachiさま

こちらsakuyaです。

お返事ありがとうございます。

QGIS2.16や2.18でラインの「ベクタレイヤの分割」を実行したときに

「'ascii' codec can't encode characters in position 0-9: ordinal not in range(128) See log for more details」

というエラーが返ってきてしまいました。エンコードエラーという事は文字が原因？

QGIS3.Xで実行すると無事に分割できました。エラーの原因は分かりませんでした。

QGIS3.X系で
「ジオメトリをレイヤにスナップ」

を設定するときに、許容誤差を凄く大きくしてようやくラインにくっついてくれました。(これって別に大きくてもラインにくっつけるだけならいいのでしょうか？）

（バッチファイルとして一気に実行させるときっと楽ですね。izayoiにバッチ作成方法をねだってみよう(笑)）

距離マトリクスは便利な機能ですね。

後々計算したのちの開始点と終点の座標が欲しいので

x_at(0)

y_at(0)

でそれぞれの開始点のxy座標を取得したのちに

x_at(-1)

y_at(-1)

でそれぞれの終点xy座標と取得しました。

そうすると、

x_at(0)

y_at(0)

の座標はすべて同じにならないといけないのに、なぜだかズレてしまいました。

同じような現象に陥ってしまった方はお見えになりますか？

前回添付した「質問用.zip」を使い計算した結果のファイルを添付します。

[距離マトリクス計算]という名前のファイルが距離を計算した後に座標を抽出したファイルで、Xs,Ys (sはstartのs) およびXe,Ye (eはendのe)が入っています。

[ジオメトリをレイヤにスナップした結果]という名前のファイルが最短距離点を求めたファイルです。

これのXsとYsが違うというのは何だか気持ちが悪いです。

[adachi]

sakuya様

試行ありがとうございます。

とりあえず結果が得られたようでよかったです。

2.Xのエラーは何でしょうね…私の自宅のMacの3.4でも同じようなエラーが出ました（Windows版は問題なし）。

エラー内容的にファイル名やパスに日本語が入っているから？かもしれません。

おそらく「ジオメトリにスナップ」は、もっと近い距離にある場合を想定したツールなのかと。

今回のような使い方をする場合には、スナップできるぐらいの大きい距離を設定してやる必要があるかと思います。

Xs, Ysが入れ替わる現象ですが、いただいたファイルをみるとどうやら

「X座標が小さい（今回のケースでは、よりマイナス側の）」点が「始点」とみなされるのかな、と思います。

こう考えると、基準点より左側（Xが小さい）にあるポイント1と2の場合はポイント1と2が始点になり

3、4、5では基準点のほうが始点とみなされているようで納得がいきます。

揃えたい場合は…

まためんどくさいですが、フィールド計算機でifやcaseを使う感じでしょうか。

[sakuya_izayoi]

こちらizayoiです。

adachiさま。良い方法を教えてくださってありがとうございます。私も参考にさせていただきます。

skauyaへ。

同じように試行してみました。結果的に日本語パスを外せば計算できました。(windows7_64bit)

いつも通りの2バイト文字のエラーだね。

ジオメトリのスナップの距離だけど、実験の結果だけ。簡単に言うと、「どれだけの半径まで探索するか」という観点で見ていいと思います。

だから、それより広い範囲でスナップするとしてもここは範囲外だよという使い方もできる感じですね。

座標が入れ替わるのは、・・・う～ん。何だろう。真ん中の★印よりx座標やy座標が小さい方が始点となっちゃう感じなのかな？

なんにしても、センターポイントと交点が分かったから後は、ライン用のレイヤー追加してラインをセンターポイントを始点として引くか。dxfでエクスポートしてCADでセンターポイントを始点として線を引けば良いかなと思います。

直交座標系で作業していればCADで測ったとしてもそこまで大きくはずれないとは思います。(地球全体のEPSG:3857メルカトール座標や緯度経度の場合はCADで長さ求めちゃダメですからね。長さがずいぶん変わります。)

[sakuya_izayoi]

adachiさま

こちらizayoiです。同じような内容での投稿となってしまい申し訳ありません。試行中にご投稿されていたのに気が付きませんでした。

同じように検証、ありがとうございます。原因がはっきりしましたし、同じような考えで安心しました。

[ありた]

こんにちは

フィールド演算機に closest_point 関数があるので、これを使うとよさそうです。

length(

  make_line(

    geometry(get_feature('基準点', 'FID', 1)),

    closest_point($geometry, geometry(get_feature('基準点', 'FID', 1)))

  )

)

ここでは「基準点」レイヤの「FID」が「1」の地物を基準点として、ベタ打ちして

いますが、属性を用意してやれば、地物ごとに任意の基準点からの距離を求める

ことができるかと思います。

また基準点や最近点は上記のように geometry() や closest_point() を使えば

参照できるので、座標値も取得できるかと思います。

距離マトリックスのマルチポイントの件ですが、入れ替わるというより、

どうやら集合としてそもそも順序に頓着しない形式で作成しているからの

ようです。（ Union は和集合 ）

（そもそもマルチジオメトリってそういうものなのかも）

https://github.com/qgis/QGIS/blob/master/python/plugins/processing/algs/qgis/PointDistance.py#L209

[sakuya_izayoi]

ありた さま

こちらsakuyaです。

ありがとうございます。

1点 対 多数のライン

が楽にできるようになったのはありがたいです。

「また基準点や最近点は上記のように geometry() や closest_point() を使えば

参照できるので、座標値も取得できるかと思います。」

すみません。この状態から座標値の取得ってどうやれば良いのでしょうか？

x座標を取得するのだから

 $x( ( geometry(get_feature('基準点', 'FID', 1)),

    closest_point($geometry, geometry(get_feature('基準点', 'FID', 1)))))

でいいかなと思ったらエラー。

内容としては基準点のFID=1の点を選んで、それと各ラインの最近傍点を取得してx座標を返せとやったつもりだったのですが。

違うと思いつつも

$x_at( ( geometry(get_feature('基準点', 'FID', 1)),

    closest_point($geometry, geometry(get_feature('基準点', 'FID', 1)))))

もエラー。

＿＿＿＿＿＿＿＿＿

ちょっと趣を変えて実験を行ってみました。

添付していただいた方法と属性を使えばというご助言をもとに

基準点レイヤーにポイントを2点適当に打った後にそれぞれ、属性テーブルに2、3と入力しました。

これを添付ファイルの

「結果01.zip」

というファイルで添付してあります。

「基準点」レイヤの「FID」がFIDテーブルを参照にさせると指示したかったため

length(
  make_line(
    geometry(get_feature('基準点_追加', 'FID', "FID")),
    closest_point($geometry, geometry(get_feature('基準点_追加', 'FID', 1)))
  )
)

と実施した結果、下記の結果が返ってきました。

ライン４と５の部分が空白なところを見ると、ポイントとラインのFIDが一致している物同士が計算なされたって感じなのでしょうか？

ここまでが添付ファイルの

「結果01.zip」

の内容であります。

＿＿＿＿＿

という事で両方のファイルにFIDがあるため分かりにくいので、

基準点には aa というフィールドのみ。

距離計測したいラインには No というフィールドのみにして実験してみました。

これを「結果02.zip」というファイルで添付してあります。

length(
  make_line(
    geometry(get_feature('基準点_field_aa', 'aa', "aa")),
    closest_point($geometry, geometry(get_feature('基準点_field_aa', 'aa', "aa")))
  )
)

として計算させようとしたらエラー。・・・あれ？

最初の時に"FID"と入力していた部分なのですが、それはFIDというフィールドを参照していたのでなく

地物自体のID、つまり作った順番同士を計算させただけなのでしょうか？

[ありた]

geometry(get_feature('基準点', 'FID', 1)) で基準点レイヤの

FID フィールドが 1 の地物のジオメトリという意味ですので、

もし、基準点の座標がほしいときは

x(geometry(get_feature('基準点', 'FID', 1))) あるいは

y(geometry(get_feature('基準点', 'FID', 1))) とします。

closest_point($geometry, geometry(get_feature('基準点', 'FID', 1))) で

当該地物（ $geometry ）上の、基準点レイヤの FID フィールドが 1 の地物から

最近の点のジオメトリという意味ですので、もし最近点の座標がほしいときは

x(closest_point($geometry, geometry(get_feature('基準点', 'FID', 1)))) あるいは 

y(closest_point($geometry, geometry(get_feature('基準点', 'FID', 1)))) とします。

たとえばですが、

基準点レイヤに「FID」フィールドを用意。

ラインレイヤに、どの基準点を使うかという「target_id」フィールドを

用意したとします。

length(
  make_line(
    geometry(get_feature('基準点', 'FID', "target_id")),
    closest_point($geometry, geometry(get_feature('基準点', 'FID', "target_id")))
  )
)

こうすることで、基準点レイヤの FID フィールドが「 target_id の値」のものを

基準点として扱うことができます。

[sakuya_izayoi]

ありた さま

こちらizayoiです。sakuyaともども大変お世話になっております。

朝早くにも関わらず、丁寧に色々と教えていただきありがとうございます。

closest_pointに関して記載していただいた事柄は、私izayoiも知らない事柄でしたので、私自身もずいぶん勉強になりました。

今後の作業でもぜひとも活用させていただきます。

特に、当該ラインにはどの基準点を使うかという指定ができるのは便利な機能です。case文をかませれば結構面白そうなことができそうだとも思いました。

現在外から掲示板を見ておりますので、帰ったら私も実行させていただきます。この関数は最短距離点を求めるときに非常に良い。

CADで今まで手動でやっていた最短距離検索をQGISでできる可能性が見えてきました。

[sakuya_izayoi]

ありた さま

こちらsakuyaです。

本当に色々とありがとうございます。

そして、今回はトライアルもあまりしないまま、全部お聞きしてしまい申し訳ありません。

あたしも知識を付けて色々と返信できるように頑張ろうと思います。