使用ggplot2将阿拉斯加和夏威夷重新安置在美国的专题地图上

Question

我正在尝试创建一个显示美国所有50个州的专题地图，但我无法以可靠的方式重新安置阿拉斯加和夏威夷。我有几个想法，但没有一个很好。我现在将演示它们。

首先我们需要导入数据;使用maps包中的数据是不够的，因为它不包括夏威夷和阿拉斯加。

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")

现在我们定义一些情节美学：

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))

现在我们删除所有背景等因此当我们重叠非连续状态时它们不会发生冲突：

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())

使用视口

我的第一个想法是使用视口：

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)

这看起来很不错，但它并不令人满意，因为它对图中的微小变化非常敏感，例如调整大小或改变图例的大小和形状。

手动移动阿拉斯加和夏威夷

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

这并不令人满意，因为阿拉斯加通常不会在大多数美国地图上进行扩展，因此它看起来非常大。同样重新安置阿拉斯加和夏威夷也会改变地图投影引入的失真。

问题

有没有人有更好的方法？

Answer 1

以下是如何通过投影和转换来实现的。你需要：

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
}

然后读入你的shapefile。使用rgdal：

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

现在转换为等面积，并运行fixup函数：

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

参数分别为阿拉斯加和夏威夷的旋转，缩放，x和y移位，并通过反复试验获得。仔细调整它们。即使将夏威夷的比例参数改为0.99999，由于涉及的人数很多，也将其从地球上移除。

如果你想把它转回lat-long：

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

但是我不确定你是否需要使用ggplot中的转换，因为我们已经使用spTransform完成了转换。

您现在可以跳过ggplot2强化商家了。我不确定这对你是否重要但请注意usfix版本中各州的顺序不同 - 阿拉斯加州和夏威夷现在是最后两个州。

Answer 2

我在CRAN上发布了fiftystater R包，以提供一个简单的解决方案。它基于Spacedman的答案（链接但代表不足）的步骤，并作为名为ggplot2::geom_map的{​​{1}}就绪形状数据框发布，以消除安装依赖项的需要，追踪源形状文件，或调整elide值。

fifty_states

^{五十州映射}

可以通常的方式清理绘图噪声，并且包中还有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 函数来添加插入框：

fifty_states_inset_boxes

^{有插入框的五十个州}

Answer 3

一旦你开始像这样转移东西，你也可以在墨西哥湾的某个地方代表阿拉斯加和夏威夷作为方框。它具有额外的优势，可以分辨夏威夷的颜色。

然后你可能会一路走下去，使用一个扭曲的系统，每个州都有相同的面积，然后就可以看到罗德岛。

谷歌图片上的

USA Cartogram examples显示了这种情况。不知道他们中有多少人拥有shapefile或数据。

您是否真的对州的相对规模感兴趣，或者您是否想要一种让人们了解州的价值的表示？