理解sf包中地图投影对形状的影响
【免费下载链接】sf Simple Features for R 
项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/sf/sf
背景介绍
在使用R语言的sf包进行地理空间数据可视化时，一个常见问题是地图的形状在不同视图下会发生变化。特别是在从全球视图切换到局部区域视图时，地理要素的宽高比例可能发生明显变化，导致视觉上的不一致。
问题现象
当使用geom_sf()绘制俄罗斯或美国等大面积国家时，如果从全球视图切换到局部视图，国家形状会发生明显变形。例如：
- 在全球视图中，美国的形状保持正常比例
- 单独绘制美国时，形状可能被拉伸或压缩
- 这种现象在使用
ylim()等限制函数时尤为明显
技术原理
这种现象的根本原因在于坐标参考系统(CRS)的选择和地图投影的应用：
- 未投影数据：当使用经纬度坐标(如EPSG:4326)时，sf需要选择一个投影方式将球面坐标转换为平面坐标
- 默认投影：sf默认使用等距矩形投影(equidistant rectangular)，将经度和纬度线性映射到x和y坐标
- 比例因子：在中心点处保持1米北向=1米东向的比例关系
- 视图中心：不同视图的中心点不同，导致比例因子计算基准不同
解决方案
要确保不同视图下地理要素形状一致，可以采用以下方法：
- 明确指定投影：使用
coord_sf(crs = st_crs("+proj=eqc"))强制使用等距圆柱投影 - 统一投影参数：确保所有视图使用相同的投影中心和参数
- 变换坐标系：对数据进行预投影处理，如使用
st_transform()
实际应用示例
以美国地图为例，正确的做法是：
library(sf)
library(rnaturalearth)
library(ggplot2)
world <- ne_countries(returnclass = "sf")
usa <- world |> dplyr::filter(name == "United States of America")
# 全球视图使用明确投影
ggplot() +
geom_sf(data = world) +
coord_sf(crs = st_crs("+proj=eqc"))
# 美国局部视图使用相同投影
ggplot() +
geom_sf(data = usa) +
coord_sf(crs = st_crs("+proj=eqc"))
专业建议
- 在制作嵌套地图(如在全球地图中突出显示某个国家)时，务必使用相同的投影参数
- 考虑使用更适合区域特征的投影方式，如等面积投影或等角投影
- 对于大面积国家，避免直接使用经纬度坐标，应先进行适当的投影变换
- 在出版或报告中使用地图时，应注明所使用的投影方式
通过理解这些原理并正确应用投影变换，可以确保地理可视化结果在不同视图下保持一致的形状表现。
【免费下载链接】sf Simple Features for R 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/sf/sf
创作声明：本文部分内容由AI辅助生成（AIGC），仅供参考
