Seleccionar características "arriba" o "debajo" de una línea usando R

Dada una línea y un conjunto de puntos, no puedo entender cómo usar sfpara identificar de qué lado de la línea cae cada punto.

Sigue un pequeño ejemplo reproducible, adaptado de una pregunta 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)

En este ejemplo, es fácil verificar que los puntos 2 y 6 caen al sur de la línea y el resto al norte. ¿Cómo puedo automatizar el etiquetado?

Las sfrespuestas no basadas también son bienvenidas.

La respuesta proporcionada está relacionada con esta pregunta ¿Cómo subconjunto un objeto SpatialPoints para obtener los puntos ubicados a cada lado de un objeto SpatialLines usando R? pero usando la sfbiblioteca en lugar de sp.

Verifique el código comentado a continuación.

# 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)

Esquema de algoritmo, que también ofrece una definición más sólida de "norte o sur" de la línea:

Convierta la línea en un polígono agregando dos segmentos de línea adicionales desde los puntos finales hasta Y = -Infinito, o al menos más al sur que el punto más meridional. Luego haga una prueba de punto en el polígono. Los puntos en el polígono están al sur de la línea.

Repita para crear un polígono con infinitos (o grandes) segmentos adicionales positivos. Eso te da puntos al norte de la línea.

Los puntos en ninguno de los polígonos no están definidos en cuanto a su naturaleza norte-sur de la línea: están al este o al oeste de la línea.