Preserving spatial distribution of data during data splitting

I am trying to model nitrate concentrations in the streams in Bavaria in Germany using Random Forest model. I am using Python and primarily sklearn for the same. I have data from 490 water quality stations. I am following the methodology in the paper from LongzhuQ.Shen et al which can be found here: https://www.nature.com/articles/s41597-020-0478-7

I want to split my dataset into training and testing set such that the spatial distribution of data in both sets is identical. The idea is that if data splitting ignores the spatial distribution, there is a risk that the training set might end up with a concentration of points from densely populated areas, leaving out sparser areas. This can skew the model’s learning process, making it less accurate or generalizable across the entire area of interest. sklearn train_test_split just randomly divides the data into training and testing sets and it does not consider the spatial patterns in the data.

The paper I mentioned above follows this methodology: “We split the full dataset into two sub-datasets, training and testing respectively. To consider the heterogeneity of the spatial distribution of the gauge stations, we employed the spatial density estimation technique in the data splitting step by building a density surface using Gaussian kernels with a bandwidth of 50 km (using v.kernel available in GRASS GIS33) for each species and season. The pixel values of the resultant density surface were used as weighting factors to split the data into training and testing subsets that possess identical spatial distributions.”

I want to follow the same methodology but instead of using grass GIS, I am just building the density surface myself in Python. I have also extracted the probability density values and the weights for the stations. (attached figure)

Now the only problem I am facing is how do I use these weights to split the data into training and testing sets? I checked there is no keyword in the sklearn train_test_split function that can consider the weights. I also went back and forth with chat GPT 4 but it is also not able to give me a clear answer. Neither did I find anything concrete on the internet about this. Maybe I am missing something.

Is there any other function I can use to do this? Or will I have to write my own algorithm to do the splitting? In case of the latter, can you please suggest me the approach so I can code it myself?

In the attached figure you can see the location of the stations and the probability density surface generated using the kernel density estimation method (using Gaussian kernels).

Also attaching a screenshot of my dataframe to give you some idea of the data structure. (all columns after longitude (‘lon’) column are used as features. the NO3 column is used as the target variable.)

I will be grateful for any answers.

Please find the attached images for reference.

Probability density surface generated using the kernel density estimation method with gaussian kernels.

the dataset I am using to model the nitrate concentrations

Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức sự kiện 5 sao Thông tin về chúng tôi Dịch vụ sinh nhật bé trai Dịch vụ sinh nhật bé gái Sự kiện trọn gói Các tiết mục giải trí Dịch vụ bổ trợ Tiệc cưới sang trọng Dịch vụ khai trương Tư vấn tổ chức sự kiện Hình ảnh sự kiện Cập nhật tin tức Liên hệ ngay Thuê chú hề chuyên nghiệp Tiệc tất niên cho công ty Trang trí tiệc cuối năm Tiệc tất niên độc đáo Sinh nhật bé Hải Đăng Sinh nhật đáng yêu bé Khánh Vân Sinh nhật sang trọng Bích Ngân Tiệc sinh nhật bé Thanh Trang Dịch vụ ông già Noel Xiếc thú vui nhộn Biểu diễn xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức tiệc uy tín Khám phá dịch vụ của chúng tôi Tiệc sinh nhật cho bé trai Trang trí tiệc cho bé gái Gói sự kiện chuyên nghiệp Chương trình giải trí hấp dẫn Dịch vụ hỗ trợ sự kiện Trang trí tiệc cưới đẹp Khởi đầu thành công với khai trương Chuyên gia tư vấn sự kiện Xem ảnh các sự kiện đẹp Tin mới về sự kiện Kết nối với đội ngũ chuyên gia Chú hề vui nhộn cho tiệc sinh nhật Ý tưởng tiệc cuối năm Tất niên độc đáo Trang trí tiệc hiện đại Tổ chức sinh nhật cho Hải Đăng Sinh nhật độc quyền Khánh Vân Phong cách tiệc Bích Ngân Trang trí tiệc bé Thanh Trang Thuê dịch vụ ông già Noel chuyên nghiệp Xem xiếc khỉ đặc sắc Xiếc quay đĩa thú vị
Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa
Thiết kế website Thiết kế website Thiết kế website Cách kháng tài khoản quảng cáo Mua bán Fanpage Facebook Dịch vụ SEO Tổ chức sinh nhật