R绘制漂亮的中国地图的实现示例

说起用R绘制中国地图,很多有经验的老司机肯定会推荐ggmap,无论是里面自带的各种地区绘图、经纬度查询以及可以与ggplot无缝衔接绘制地区统计图,这都是R中其它绘制地图所难以超越的优势。

但奈何R经常无法获取ggmap里面的地图。当我想导入中国地图时,就会出现如下图所示的问题。

EC27677A-B863-72F0-EFE6-D72422DA79C1.png

由于数模所需,为了硬着头皮进行绘制,哪怕丑一些,所以探索出了下面两种绘制中国地图的方法。


maps + mapdata

这种方式绘制中国地图非常的简单,只需要一行代码(注意要先调用两个R包maps, mapdata):

map("china", col = "red4", ylim = c(18, 54), panel.first = grid())

便可以得到如下图所示的绘制结果。

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但这幅图只是一幅单纯的中国地图,如果我们想要插入部分城市的人口数据以及其它信息,该如何添加呢?(数据来源:2015-2016年中国城市人口数量排名

首先来看看我们的数据信息(代码有点丑,不要在意这些细节):

beijing = c('北京&天津', 39.90419989999999, 116.4073963, 1961.24 + 1293.82)
shanghai = c('上海', 31.2303904, 121.4737021, 2301.91)
zhengzhou = c('郑州', 34.7472541716, 113.6249284647, 862.65)
wulumuqi = c('乌鲁木齐', 43.8266013700, 87.6168405804, 311.03)
haerbin = c('哈尔滨', 45.8021755616, 126.5358247345, 1063.6)
xian = c('西安', 34.3412614674, 108.9398165260, 846.78)
wuhan = c('武汉', 30.5927599029, 114.3052387810, 978.54)
chengdu = c('成都', 30.5702183724, 104.0647735044, 1404.76)
lasa = c('拉萨', 29.6441135160, 91.1144530801, 55.94)
chongqing = c('重庆', 29.5647048135, 106.5507137149, 2884.62)
kunming = c('昆明', 24.8796595146, 102.8332118852, 643.2)
guangshen = c('广州&深圳', 23.0206747828, 113.7517837567, 1270.08 + 1035.79)

cities = c(beijing, shanghai, zhengzhou, wulumuqi, haerbin, xian, wuhan,
           chengdu, lasa, chongqing, kunming, guangshen)
mat.cities = as.data.frame(matrix(cities, ncol = 4, byrow = T), stringsAsFactors = F)
names(mat.cities) = c('names', 'lat', 'long', 'population')
mat.cities$population = as.numeric(as.character(mat.cities$population)) / 100
mat.cities$lat = as.numeric(as.character(mat.cities$lat))
mat.cities$long = as.numeric(as.character(mat.cities$long))

具体操作其实也非常简单:使用for循环搭配基础的points()函数,使用如下所示的代码即可:

map("china", col = "red4", ylim = c(18, 54), panel.first = grid())
for (i in 1:12) {
  points(mat.cities$long[i], mat.cities$lat[i], cex = 1.5, pch = 16)
}
title('Population')
E6EB7E31-86FE-AA9C-4AE1-81DF762A7DD3.png

这里应该还需要用其它信息来展现我们的人口数,但是由于这个绘图不是很漂亮,所以就不进行接下来的操作了。后面介绍一个更漂亮的不翻墙绘制人口地图的方法——ggplot + mapdata


ggplot2 + mapdata

话不多说,直接用我们前面生成的数据进行绘制。这里讲一下大概的流程:

  • 同上一种方式,利用map()函数产生中国地图的轮廓(如果能上google,使用ggmap当然更好)。
  • 使用ggplot进行绘图:
    1. 使用geom_path()函数将我们生成的中国地图的轮廓绘制出来,这里修改颜色,选择清新自然的粉色;
    2. geom_point()将各个城市的位置用散点点上,同时点的大小表示人口的多少,这里用清新蓝;
    3. geom_text()在每个点上添加上城市的名称;
    4. 修改各个标签以及各种title的名称;
    5. 进行修改主题、Mac上显示中文字等操作。
china <- map("china", plot = F)
ggplot() + 
  geom_path(data = china, aes(long, lat, group = group), color = '#FD9FA4', show.legend = F) +
  geom_point(data = mat.cities, aes(x = long, y = lat, size = population), alpha = 0.8, color = '#8BB6D6') +
  # geom_text_repel(data = mat.cities, aes(x = long, y = lat, label = names), family = "STHeiti") +
  geom_text(data = mat.cities, aes(x = long, y = lat, label = names), family = "STHeiti") +
  labs(x = '经度', y = '纬度', title = '中国十二个地区人口地图', size = '人口(百万)') + 
  theme_bw() +
  theme(panel.border = element_blank(),
        text = element_text(family = "STHeiti"),
        plot.title = element_text(hjust = 0.5))

产生出来的图像如下图所示:

BA85F1CF-7DDA-E853-50E7-0862AA0667E7.png

这样的图已经基本算作是能看的了,但这并不是强迫症患者所最终追求的绘图。其美中不足的是每个城市的名称覆盖在我们的散点上了。

通常我们的做法非常简单,在geom_text()中设置参数,将所有的文字向上下左右选一个方向,防止覆盖。这样做当然没问题,这里介绍另一种方法,可以进行自适应调整以防覆盖。


ggrepel

我们的做法是使用ggrepel包中的geom_text_repel()函数替换掉我们原本的geom_text(),细心的同学已经发现,这就是我们上面代码注释掉的部分。这时只需将其封印解除,同时封印住geom_text()这个小顽皮,我们的绘图就大功告成了!

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