Перемещение Аляски и Гавайев на тематическую карту США с ggplot2

Я пытаюсь создать тематическую карту, показывающую все 50 штатов США, но у меня возникли проблемы с надежным переводом Аляски и Гавайев. У меня есть пара идей, но никто из них не работает хорошо. Я продемонстрирую их сейчас.

Сначала нам нужно импортировать данные; использование данных в пакете maps недостаточно, потому что оно не включает Гавайи и Аляску.

setwd(tempdir())
download.file("https://dl.dropbox.com/s/wl0z5rpygtowqbf/states_21basic.zip?dl=1", 
              "usmapdata.zip", 
              method = "curl")
# This is a mirror of http://www.arcgis.com/home/item.html?
# id=f7f805eb65eb4ab787a0a3e1116ca7e5
unzip("usmapdata.zip")

require(rgdal)
all_states <- readOGR("states_21basic/", "states")

require(ggplot2); require(maptools); require(rgeos); require(mapproj);
all_states <- fortify(all_states, region = "STATE_NAME")

Теперь мы определим эстетику сюжета:

p <- ggplot() + geom_polygon( 
  aes(x=long, y=lat, group = group, fill = as.numeric(as.factor(id))), 
  colour="white", size = 0.25
) + coord_map(projection="azequalarea") + 
scale_fill_gradient(limits = c(1,50))

Теперь мы удаляем все фон и т.д., чтобы они не сталкивались при перекрытии несмежных состояний:

p <-   p + theme(axis.line=element_blank(),
            axis.text.x=element_blank(),
            axis.text.y=element_blank(),
            axis.ticks=element_blank(),
            axis.title.x=element_blank(),
            axis.title.y=element_blank(),
            panel.background=element_blank(),
            panel.border=element_blank(),
            panel.grid.major=element_blank(),
            panel.grid.minor=element_blank(),
            plot.background=element_blank())

Использование видовых экранов

Первой идеей, которую я имел, было использование видовых экранов:

AK <- p %+% subset(all_states, id == "Alaska") + theme(legend.position = "none")
HI <- p %+% subset(all_states, id == "Hawaii") + theme(legend.position = "none")
contiguous <- p %+% subset(all_states, id != "Alaska" & id != "Hawaii")

grid.newpage()
vp <- viewport(width = 1, height = 1)
print(contiguous, vp = vp)
subvp1 <- viewport(width = 0.25, height = 0.25, x = 0.18, y = 0.33)
print(AK, vp = subvp1)
subvp2 <- viewport(width = 0.12, height = 0.12, x = 0.32, y = 0.27)
print(HI, vp = subvp2)

Это выглядит неплохо, но это неудовлетворительно, потому что оно очень чувствительно к небольшим изменениям фигуры, например, изменению размера или изменению размера и формы легенды.

Вручную перемещение Аляски и Гавайев

all_states_AKHImoved <- within(all_states, {
  lat[id == "Alaska"] <- lat[id == "Alaska"] - 45
  long[id == "Alaska"] <- long[id == "Alaska"] + 40
  lat[id == "Hawaii"] <- lat[id == "Hawaii"] + 0
  long[id == "Hawaii"] <- long[id == "Hawaii"] + 70
})
p %+% all_states_AKHImoved

Это не является удовлетворительным, потому что Аляска обычно не масштабируется на большинстве карт США, поэтому она выглядит очень большой. Также перемещение Аляски и Гавайских островов меняет искажение, введенное проекцией карты.

Вопрос

Есть ли у кого-нибудь лучшие подходы?

Ответ 1

Здесь, как это сделать, проецируя и преобразуя. Вам понадобится:

require(maptools)
require(rgdal)

fixup <- function(usa,alaskaFix,hawaiiFix){

  alaska=usa[usa$STATE_NAME=="Alaska",]
  alaska = fix1(alaska,alaskaFix)
  proj4string(alaska) <- proj4string(usa)

  hawaii = usa[usa$STATE_NAME=="Hawaii",]
  hawaii = fix1(hawaii,hawaiiFix)
  proj4string(hawaii) <- proj4string(usa)

  usa = usa[! usa$STATE_NAME %in% c("Alaska","Hawaii"),]
  usa = rbind(usa,alaska,hawaii)

  return(usa)

}

fix1 <- function(object,params){
  r=params[1];scale=params[2];shift=params[3:4]
  object = elide(object,rotate=r)
  size = max(apply(bbox(object),1,diff))/scale
  object = elide(object,scale=size)
  object = elide(object,shift=shift)
  object
}

Затем прочитайте в своем шейп файле. Используйте rgdal:

us = readOGR(dsn = "states_21basic",layer="states")

Теперь перейдите в равную область и запустите функцию fixup:

usAEA = spTransform(us,CRS("+init=epsg:2163"))
usfix = fixup(usAEA,c(-35,1.5,-2800000,-2600000),c(-35,1,6800000,-1600000))
plot(usfix)

Параметры - это повороты, масштабирование, сдвиг x и y для Аляски и Гавайев соответственно, и они были получены методом проб и ошибок. Тщательно их настройте. Даже изменение параметра шкалы Гавайи до 0.99999 отослало его с планеты из-за большого числа вовлеченных.

Если вы хотите вернуть это значение в lat-long:

usfixLL = spTransform(usfix,CRS("+init=epsg:4326"))
plot(usfixLL)

Но я не уверен, что вам нужно использовать преобразования в ggplot, так как мы сделали это с spTransform.

Теперь вы можете перейти через бизнес ggplot2 fortify. Я не уверен, имеет ли это значение для вас, но обратите внимание, что порядок состояний отличается от версии usfix. Аляска и Гавайи теперь являются последними двумя состояниями.

Ответ 2

Я опубликовал пакет fiftystater R на CRAN, чтобы предоставить простое решение. Он основан на шагах от ответа Spacedman (будет ссылка, но недостаточная репутация) и будет опубликован как кадр данных формы ggplot2::geom_map с именем fifty_states, чтобы удалить необходимость установки зависимостей, отследить файл исходной формы или настроить elide значения.

library(ggplot2)
library(mapproj)
library(fiftystater)

crimes <- data.frame(state = tolower(rownames(USArrests)), USArrests)

p <- ggplot(crimes, aes(map_id = state)) + 
  geom_map(aes(fill = Assault), map = fifty_states) + 
  expand_limits(x = fifty_states$long, y = fifty_states$lat) +
  coord_map()
p

^{карта пятидесяти состояний}

Плотность шума может быть очищена обычным способом, а в пакете также есть функция fifty_states_inset_boxes, чтобы добавить вставки:

p + scale_x_continuous(breaks = NULL) + 
  scale_y_continuous(breaks = NULL) +
  labs(x = "", y = "") +
  theme(panel.background = element_blank()) +
  fifty_states_inset_boxes()

^{пятьдесят состояний с вставками}

Ответ 3

Как только вы начнете перемещаться вокруг, вы можете просто представить Аляску и Гавайи как квадратные коробки где-нибудь в Мексиканском заливе. Это имело бы дополнительное преимущество, позволяя рассказать, какой цвет был на Гавайях.

Возможно, вы могли бы просто пройти весь путь и использовать искаженную систему, в которой каждое государство имеет равную площадь, тогда вы могли бы увидеть Род-Айленд.

Примеры картограмм США на изображениях Google показывают вид вещей. Не знаю, сколько из них имеют шейп файлы или данные с ними.

Вы действительно заинтересованы в относительных размерах состояний или хотите получить представление, которое позволяет людям узнать, какое значение для состояния?