使用 ggplot2 在美国专题 map 上重新定位阿拉斯加和夏威夷

Question

我正在尝试创建一张显示美国所有 50 个州的专题 map ，但我无法以可靠的方式重新定位阿拉斯加和夏威夷。我有几个想法，但没有一个能很好地工作。我现在将展示它们。
首先我们需要导入数据；使用 maps 中的数据套餐是不够的，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，这样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(viewport)
我的第一个想法是使用视口(viewport):

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)

这看起来不错，但并不令人满意，因为它对图形的细微变化非常敏感，例如调整大小或更改图例的大小和形状。
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，因为阿拉斯加在大多数美国 map 上通常不会按比例缩放，因此它看起来非常大。重新定位阿拉斯加和夏威夷也改变了 map 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做到这一点。你会需要:

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)

这些参数分别是阿拉斯加和夏威夷的旋转、缩放、x 和 y 位移，是通过反复试验获得的。仔细调整它们。甚至将夏威夷的比例参数更改为 0.99999 也将其从地球上发射出去，因为涉及的人数众多。

如果您想将其转回经纬度:

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

但我不确定您是否需要使用 ggplot 中的转换。因为我们已经用 spTransform 做到了.

您现在可以跳过 ggplot2巩固业务。我不确定这对您是否重要，但请注意 usfix 中的状态顺序不同。版本 - 阿拉斯加和夏威夷现在是最后两个州。