继上次使用tmap包制作含有指北针(compass)和比例尺(scale bar)以及南海小地图的添加，详细内容分别见如下两篇文章：R-tmap 绘制带指北针和比例尺的空间地图和 R-tmap grid 实现南海小地图的添加，得到了很多小伙伴的喜欢。虽然tmap包有着类似于ggplot2绘图语法，但对习惯使用ggplot2绘图的小伙伴怎不怎么友好。那么今天本期推文就使用 ggspatial 包实现指北针和比例尺的添加。主要涉及的知识点如下：
- sf包shp文件读取及转换投影
- ggplot2 ggspatial 实现指北针和比例尺的添加
sf 读取shp文件并转换投影
我想经常使用R处理空间数据的小伙伴们对sf包一定特别熟悉，本期推文只涉及shp文件的读取和坐标转换，更多sf内容可参看官网描述sf官网。
shp文件读取
代码语言：javascript复制library(sf)
library(here)
library(tidyverse)
library(ggspatial)
china <- 'E:/china.shp'
china_pro <- sf::read_sf(china)
nine <- 'E:/china_nine_dotted_line.shp'
nine_line <- sf::read_sf(nine)
以上代码即可实现对shp文件的读取，操作也十分方便，顺便提一下，现在大部分用于可视化空间数据的R包都是支持sf文件格式的哦。
可视化展示
如果只是出图，那代码就非常简便：
代码语言：javascript复制china_province <- ggplot()
geom_sf(data = china_pro)
geom_sf(data = nine_line)
china_province
可视化结果如下：
ggspatial 添加指北针和比例尺
我们使用ggspatial包的annotation_scale()和annotation_north_arrow()方法实现这两个重要地图要素的添加。具体代码如下：
代码语言：javascript复制library(ggspatial)
china_province_gg <- ggplot()
geom_sf(data = china_pro)
geom_sf(data = nine_line)
annotation_scale(location = "bl")
# spatial-aware automagic north arrow
annotation_north_arrow(location = "tl", which_north = "true",
style = north_arrow_fancy_orienteering)
labs(x ='Longitude',y="Latitude",
title = "Scale bar and North arrow Test",
subtitle = "ggspatial make",
caption = 'Visualization by DataCharm')
china_province_gg
可视化结果如下：
当然指北针和比例尺我们都是可以选择样式或者定制的，详细内容可以查看网ggspatial官网
投影转换-高斯-克吕格投影
绘制中国地图时，我们一般使用高斯-克吕格投影，具体原因如下：高斯-克吕格投影没有角度变形，在长度和面积上变形也很小，中央经线无变形，自中央经线向投影带边缘，变形逐渐增加，变形最大处在投影带内赤道的两端。由于其投影精度高，变形小，而且计算简便（各投影带坐标一致，只要算出一个带的数据，其他各带都能应用），因此在大比例尺地形图中应用，可以满足军事上各种需要，并能在图上进行精确的量测计算(来源于百度)。而sf对于投影转换操作也十分简单，代码如下即可：
代码语言：javascript复制china_shp_pro <- st_transform(china_pro, 2343)
nine_line_pro <- st_transform(nine_line, 2343)
我们在此基础上再进行可视化展示，此外，我们设置了如：主题样式、字体等操作。这里提一下：有的小伙伴说R添加字体比较麻烦，我是这么添加的：
代码语言：javascript复制#添加字体
windowsFonts(
Cinzel = windowsFont("Cinzel"),#这里使用的是字体的主题名称
Poppins = windowsFont("Poppins"),
IBMPSBold = windowsFont("IBMPlexSans-Bold"),
Roboto_Mono = windowsFont("Roboto Mono"),
Open_Sans = windowsFont("Open Sans"),
Open_Sans_ExtraBold = windowsFont("Open Sans ExtraBold"),
Times_New_Roman = windowsFont("Times New Roman")
)
大家可以参考下。回到这里，绘制高斯-克吕格投影的地图：
代码语言：javascript复制china_shp_pro <- st_transform(china_pro, 2343)
nine_line_pro <- st_transform(nine_line, 2343)
china_map_pro <- ggplot()
geom_sf(data = china_shp_pro)
geom_sf(data = nine_line_pro)
annotation_scale(location = "bl")
# annotation_north_arrow(location = "tl",which_north = "true",
# style = north_arrow_fancy_orienteering)
annotation_north_arrow(location = "tl",
style = north_arrow_fancy_orienteering)
labs(x ='Longitude',y="Latitude",
title = "Scale bar and North arrow Test",
subtitle = "ggspatial make 2343",
caption = 'Visualization by DataCharm')
theme_bw()
theme(text = element_text(family = "Times_New_Roman",face='bold'),
axis.text = element_text(family = 'Times_New_Roman',size = 14,face = 'bold'),
axis.title.x = element_text(family = 'Times_New_Roman',size = 16,face = 'bold'),
axis.title.y = element_text(family = 'Times_New_Roman',size = 16,face = 'bold'),
#修改刻度线内
axis.ticks.length=unit(0.2, "cm"),
#加宽图边框
#panel.border = element_rect(size=1),
plot.background = element_rect(color = "white"),
# axis.line = element_line(size = .8),
axis.ticks = element_line(size = .8))
china_map_pro
最终的可视化结果如下：
这里注意下图中指北针的方向(图中圆圈标出)，这是因为我们在添加指北针的语句：annotation_north_arrow() 设置了which_north = "true" ，如果不设置，就会和第一幅图一样，大家可以注意下
。
总结
本期推文我们使用ggspatial包、ggplot2包以及sf包的geom_sf()完成另一种指北针和比例尺地图的绘制，希望给大家一些绘制灵感。(至于有的小伙伴会问“为啥没南海小地图添加的绘制脚本呢？”这个吗？大家可以先考虑下，后面我再出教程推文，不说了，要锻炼了
