大三上大禮包相關(guān)gis可視化vgis-7r

VisualizationofGISAboutRContents1.R簡(jiǎn)介2.基本圖形的繪制2.1ggplot22.2lattice3.地圖的繪制3.1maps3.2REmap1R簡(jiǎn)介R是用于統(tǒng)計(jì)分析、繪圖的語(yǔ)言和操作環(huán)境。R是屬于GNU系統(tǒng)的一個(gè)自由、免費(fèi)、源代碼開放的軟件，它是一個(gè)用于統(tǒng)計(jì)計(jì)算和統(tǒng)計(jì)制圖的優(yōu)秀工具。1.1R語(yǔ)言的特點(diǎn)：1.R是自由軟件。2.R是一種可編程的語(yǔ)言。3.所有R的函數(shù)和數(shù)據(jù)集是保存在程序包里面的。4.R具有很強(qiáng)的互動(dòng)性。1.2R的安裝CRAN為ComprehensiveRArchiveNetwork（R綜合典藏網(wǎng)）的簡(jiǎn)稱。它除了收藏了R的執(zhí)行檔下載版、源代碼和說(shuō)明文件，也收錄了各種用戶撰寫的軟件包?，F(xiàn)時(shí)，全球有超過(guò)一百個(gè)CRAN鏡像站。目前有2500多個(gè)稱為包（package）的用戶貢獻(xiàn)模塊可從下載。這些包提供了橫跨各種領(lǐng)域、數(shù)量驚人的新功能，包括分析地理數(shù)據(jù)、處理蛋白質(zhì)質(zhì)譜，甚至是心理測(cè)驗(yàn)分析的功能。1.2R的安裝R語(yǔ)言主頁(yè)：R語(yǔ)言開發(fā)環(huán)境下載安裝地址：1.2R的安裝點(diǎn)擊DownloadRforWindows，打開的頁(yè)面又有幾個(gè)選項(xiàng)，點(diǎn)擊“installRforthefirsttime.”進(jìn)入真正的下載頁(yè)面，

點(diǎn)擊DownloadRforWindows，打開的頁(yè)面又有幾個(gè)選項(xiàng)，點(diǎn)擊“installRforthefirsttime.”進(jìn)入真正的下載頁(yè)面。1.2R的安裝點(diǎn)擊“DownloadR3.2.5forWindows”開始下載。雙擊下載的R3.2.5可執(zhí)行文件進(jìn)行安裝。1.2R的安裝根據(jù)安裝向?qū)нx擇安裝路徑并完成安裝，注意：安裝路徑中不要出現(xiàn)中文。.R的安裝安裝完成后，桌面會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)圖標(biāo)。雙擊圖標(biāo)，啟動(dòng)界面如右圖。1.3R包的使用R環(huán)境提供了一個(gè)函數(shù)，install.packages，可以直接下載安裝包。加載程序包1.3R包的使用我們也可以直接通過(guò)，install.packages函數(shù)+包名，直接下載安裝包。例如，包ggplot2中提供了大量的高級(jí)繪圖函數(shù)?？梢允褂妹頸nstall.packages(“ggplot2")來(lái)下載和安裝它。即，一行代碼，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)包的安裝。注意事項(xiàng)：install.packages下載包時(shí)，鏡像站點(diǎn)的列表中，請(qǐng)選擇ChinaBeijing，位于中國(guó)的鏡像文件library加載包名后，可能會(huì)提示需要添加另外的程序包，直接添加即可。1.3R包的使用完成包的安裝后，每次使用前，需要使用library()命令載入這個(gè)包。例如，要使用ggplot2包，執(zhí)行命令library(ggplot2)即可。注：加載時(shí)，可能會(huì)提示需要添加另外的程輯包，直接添加即可。1.3R包的使用包中各項(xiàng)參數(shù)如何使用，可以通過(guò)命令help(package="包名")來(lái)輸出某個(gè)包的簡(jiǎn)短描述以及包中的函數(shù)名稱和數(shù)據(jù)集名稱的列表。Httphelppage1.3R包的使用R提供了支持GUI的程序包Rcmdr,安裝該程序包，通過(guò)library(Rcmdr)加載GUI界面。1.4R的函數(shù)和對(duì)象R是一種解釋性語(yǔ)言，不需要先編譯成.exe文件，輸入后可直接運(yùn)行。函數(shù)形式function(對(duì)象，選項(xiàng)=)平均值mean()線性回歸lm(y~x,data=test)R處理的所有數(shù)據(jù)、變量、函數(shù)和結(jié)果都以對(duì)象的形式保存。1.4R的函數(shù)和對(duì)象函數(shù)的調(diào)用方法,函數(shù)名+()如plot(),lm(),并將對(duì)象放入括號(hào)中，“=”表示設(shè)定參數(shù)。例如：boxplot(day~type,data=bac,col=“red“,xlab=“Virus”,ylab=“days”)day~type，以type為橫軸，day為縱軸繪制箱線圖。data=bac數(shù)據(jù)來(lái)源baccol=“red”箱線圖為紅色xlab=“Virus”橫軸名稱為Virusylab=“days”縱軸名稱為days1.4R的函數(shù)和對(duì)象R對(duì)象的類型向量(vector)一系列元素的組合。因子(factor)因子是一個(gè)分類變量，如“a”,”a”,”a”,”a”,”b”,”b”,”b”,”c”,”c”數(shù)組(array)數(shù)組是k維的數(shù)據(jù)表。矩陣(matrix)矩陣是數(shù)組的一個(gè)特例，維數(shù)k=2。數(shù)據(jù)框(dataframe)是由一個(gè)或幾個(gè)向量和（或）因子構(gòu)成，它們必須是等長(zhǎng)的，但可以是不同的數(shù)據(jù)類型。列表(list)列表可以包含任何類型的對(duì)象。(據(jù)Paradis,2005)1.4R的函數(shù)和對(duì)象最為常用的數(shù)據(jù)讀取方式是用read.table()，函數(shù)或read.csv()函數(shù)讀取外部txt或csv格式的文件。txt文件，制表符間隔csv文件，逗號(hào)間隔例：test.data<-read.table("D:/R/test2.txt",header=T)header=T表示將數(shù)據(jù)的第一行作為標(biāo)題。read.table(file=file.choose(),header=T)可以彈出對(duì)話框，選擇文件。2基本圖形的繪制R具備卓越的繪圖功能，通過(guò)參數(shù)設(shè)置對(duì)圖形進(jìn)行精確控制。繪制的圖形能滿足出版印刷的要求，可以輸出JPEG、TIFF、EPS、emf、pdf、png等各種格式。繪圖是通過(guò)繪圖函數(shù)結(jié)合相應(yīng)的選項(xiàng)完成的。繪圖函數(shù)包括高水平繪圖函數(shù)和低水平繪圖函數(shù)。2基本圖形的繪制高水平繪圖函數(shù)plot()繪制散點(diǎn)圖等多種圖形hist()直方圖boxplot()箱線圖stripchart()點(diǎn)圖barplot()條形圖dotplot()點(diǎn)圖piechart()餅圖interaction.plot()matplot()……低水平繪圖函數(shù)lines()添加線curve()添加曲線abline()添加給定斜率的線points()添加點(diǎn)segments()折線arrows()箭頭axis()坐標(biāo)軸box()外框title()標(biāo)題text()文字mtext()圖邊文字2基本圖形的繪制繪圖參數(shù)：用在函數(shù)內(nèi)部，在沒(méi)有設(shè)定值時(shí)使用默認(rèn)值。font=字體lty=線類型lwd=線寬度pch=點(diǎn)的類型,xlab=橫坐標(biāo)ylab=縱坐標(biāo)xlim=橫坐標(biāo)范圍ylim=縱坐標(biāo)范圍2基本圖形的繪制例子：繪制散點(diǎn)圖生成0到2之間的50個(gè)隨機(jī)數(shù)，分別命名為x,yx<-runif(50,0,2)y<-runif(50,0,2)繪圖：將主標(biāo)題命名為“散點(diǎn)圖”，橫軸命名為”橫坐標(biāo)”，縱軸命名為“縱坐標(biāo)”plot(x,y,main=“散點(diǎn)圖”,xlab=“橫坐標(biāo)”,ylab=“縱坐標(biāo)")text(0.6,0.6,"textat(0.6,0.6)")abline(h=.6,v=.6)2.1ggplot2ggplot2是用于繪圖的R語(yǔ)言擴(kuò)展包，其理念根植于《GrammarofGraphics》一書。它將繪圖視為一種映射，即從數(shù)學(xué)空間映射到圖形元素空間。例如將不同的數(shù)值映射到不同的色彩或透明度。該繪圖包的特點(diǎn)在于并不去定義具體的圖形（如直方圖，散點(diǎn)圖），而是定義各種底層組件（如線條、方塊）來(lái)合成復(fù)雜的圖形，這使它能以非常簡(jiǎn)潔的函數(shù)構(gòu)建各類圖形，而且默認(rèn)條件下的繪圖品質(zhì)就能達(dá)到出版要求。2.1ggplot2基本概念：圖層（Layer）：如果你用過(guò)photoshop，那么對(duì)于圖層一定不會(huì)陌生。一個(gè)圖層好比是一張玻璃紙，包含有各種圖形元素，你可以分別建立圖層然后疊放在一起，組合成圖形的最終效果。圖層可以允許用戶一步步的構(gòu)建圖形，方便單獨(dú)對(duì)圖層進(jìn)行修改、增加統(tǒng)計(jì)量、甚至改動(dòng)數(shù)據(jù)。標(biāo)度（Scale）：標(biāo)度是一種函數(shù)，它控制了數(shù)學(xué)空間到圖形元素空間的映射。一組連續(xù)數(shù)據(jù)可以映射到X軸坐標(biāo)，也可以映射到一組連續(xù)的漸變色彩。一組分類數(shù)據(jù)可以映射成為不同的形狀，也可以映射成為不同的大小。坐標(biāo)系統(tǒng)（Coordinate）：坐標(biāo)系統(tǒng)控制了圖形的坐標(biāo)軸并影響所有圖形元素，最常用的是直角坐標(biāo)軸，坐標(biāo)軸可以進(jìn)行變換以滿足不同的需要，如對(duì)數(shù)坐標(biāo)。其它可選的還有極坐標(biāo)軸。位面（Facet）：很多時(shí)候需要將數(shù)據(jù)按某種方法分組，分別進(jìn)行繪圖。位面就是控制分組繪圖的方法和排列形式。2.1ggplot2實(shí)習(xí)任務(wù)：基于ggplot2的繪圖數(shù)據(jù)源：ggplot2自帶汽車數(shù)據(jù)包mpg，用到的三個(gè)變量分別是發(fā)動(dòng)機(jī)容量(displ)、高速公路上的每加侖行駛里數(shù)(hwy)、汽缸數(shù)目(cyl)。任務(wù)：分別繪制直方圖，柱狀圖和散點(diǎn)圖（1）繪制直方圖對(duì)hwy變量繪制直方圖。首先加載擴(kuò)展包，然后用ggplot函數(shù)建立了第一層，hwy數(shù)據(jù)映射到X軸上；使用+號(hào)增加了第二層，即直方圖對(duì)象層。library(ggplot2)p<-ggplot(data=mpg,aes(x=hwy))p<-p+geom_histogram()summary(p)print(p)2.1ggplot2（1）繪制直方圖p對(duì)象含有兩層，第一層數(shù)據(jù)層描述了變量和映射方式，第二層是直方圖對(duì)象（geom_histogram），geom表示幾何對(duì)象，它是ggplot中重要的圖層控制對(duì)象，因?yàn)樗?fù)責(zé)圖形渲染的類型。geom_histogram是圖形渲染類型的一種.接下來(lái)繪制更復(fù)雜的直方圖：首先將數(shù)據(jù)按照year這個(gè)變量劃分為兩組，用不同的顏色繪制直方圖，而且用頻率而非計(jì)數(shù)來(lái)刻畫Y軸，并添加密度曲線。p<-ggplot(mpg,aes(hwy))p+geom_histogram(position='identity',alpha=0.5,aes(y=..density..,fill=factor(year)))+stat_density(geom='line',position='identity',aes(colour=factor(year)))2.1ggplot2（2）繪制柱狀圖使用mpg數(shù)據(jù)集，其中用到的變量是class，即生產(chǎn)汽車的類型，以及year生產(chǎn)年份。下面的條形圖是將各類型的汽車數(shù)量進(jìn)行匯集，并以年份作為分組變量。我們首先載入擴(kuò)展包，然后用頻數(shù)表對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行大致的了解，最后繪制了四種條形圖。library(ggplot2)with(mpg,table(class,year))p<-ggplot(data=mpg,aes(x=class,fill=factor(year)))p+geom_bar(position='dodge')p+geom_bar(position='stack')p+geom_bar(position='fill')p+geom_bar(position='identity',alpha=0.3)2.1ggplot2（3）繪制散點(diǎn)圖數(shù)據(jù)特征不僅可以用坐標(biāo)來(lái)表示，也可以用不同的色彩或形狀來(lái)表示。仍以mpg數(shù)據(jù)集為例，所用到的變量有cty（城市中行駛距離）,hwy（高速路行駛距離）,displ（排量大小）,year（生產(chǎn)年份）library(ggplot2)p<-ggplot(mpg,aes(cty,hwy))p1<-p+geom_point(aes(colour=factor(year),shape=factor(year),size=displ),alpha=0.6,position='jitter')print(p1)將1999年生產(chǎn)車型用紅色圓形表示，2008年用蘭色三角形表示，排量用圖形的大小表示，并且設(shè)置了透明度和jitter以避免樣本點(diǎn)之間的重疊?？捎^察到2008年生產(chǎn)的大排量車型較多，從而油耗較高，單位油耗行駛距離較短。2.1ggplot2（3）繪制散點(diǎn)圖數(shù)據(jù)特征不僅可以用坐標(biāo)來(lái)表示，也可以用不同的色彩或形狀來(lái)表示。仍以mpg數(shù)據(jù)集為例，所用到的變量有cty（城市中行駛距離）,hwy（高速路行駛距離）,displ（排量大?。?year（生產(chǎn)年份）library(ggplot2)p<-ggplot(mpg,aes(cty,hwy))p1<-p+geom_point(aes(colour=factor(year),shape=factor(year),size=displ),alpha=0.6,position='jitter')print(p1)2.2latticelattice是由DeepayanSarkar基于grid包的一套統(tǒng)計(jì)圖形系統(tǒng)，它的圖形設(shè)計(jì)理念來(lái)自于Cleveland的Trellis圖形，其主要特征是根據(jù)特定變量（往往是分類變量）將數(shù)據(jù)分解為若干子集，并對(duì)每個(gè)子集畫圖。就像數(shù)理統(tǒng)計(jì)中的條件期望、條件概率一樣，lattice的圖形也是一種“條件作圖”2.2latticeThelatticeadd-onpackageisanimplementationofTrellisgraphicsforRbyDeepayanSarkar.Itisapowerfulandeleganthigh-leveldatavisualizationsystemwithanemphasisonmultivariatedata.Itisdesignedtomeetmosttypicalgraphicsneedswithminimaltuning,butcanalsobeeasilyextendedtohandlemostnonstandardrequirements.Reference:Lattice:MultivariateDataVisualizationwithR[BibTeX].DeepayanSarkar(partofSpringer'sUseRseries).

2.2lattice

實(shí)習(xí)任務(wù)：基于lattice程序包進(jìn)行繪圖。數(shù)據(jù)源：R自帶的數(shù)據(jù)集iris任務(wù)：繪制散點(diǎn)圖矩陣，平行坐標(biāo)圖和箱線圖。DataSourceIrisdatasetSepalPetalSpecies（1）ScatterplotmatrixFunction:splomlibrary(lattice)super.sym<-trellis.par.get("superpose.symbol")splom(~iris[1:4],groups=Species,data=iris,panel=panel.superpose,key=list(title="ThreeVarietiesofIris",columns=3,points=list(pch=super.sym$pch[1:3],col=super.sym$col[1:3]),text=list(c("Setosa","Versicolor","Virginica"))))（2）ParallelplotFunction:parallelparallelplot(~iris[1:4]|Species,iris)parallelplot(~iris[1:4],iris,groups=Species,horizontal.axis=FALSE,scales=list(x=list(rot=90)))（3）boxplotsFunction:bwplotbwplot(iris$Sepal.Length~iris$Species)bwplot(iris$Sepal.Width~iris$Species)3地圖的繪制

R繪制地圖的關(guān)鍵步驟有三：繪制地圖的需求；有要繪制地圖的地理信息，經(jīng)緯度、邊界等等；充分利用上一步的數(shù)據(jù)在R中繪制出來(lái)。3.1maps

maps包中存有世界地圖、美國(guó)地圖、美國(guó)各州郡地圖、法國(guó)地圖以及加拿大城市地圖等，加載了這個(gè)包，就可以輕松愉快地繪制上述地圖。實(shí)習(xí)任務(wù)：繪制世界地圖、美國(guó)地圖等（1）繪制世界地圖library(maps)map("world",fill=TRUE,col=heat.colors(10))（2）繪制美國(guó)地圖library(maps)map("state",fill=TRUE,col=rainbow(209),mar=c(0,0,2,0))title("美國(guó)地圖")3.1maps（3）繪制美國(guó)部分州的地圖library(maps)map('state',region=c('newyork','newjersey','penn'),fill=TRUE,col=rainbow(3),mar=c(2,3,4,3))title("美國(guó)三州地圖")3.1maps（4）繪制中國(guó)地圖library(maps)library(mapdata)map("china",col="red4",ylim=c(18,54),panel.first=grid())title("中國(guó)地圖")3.1maps

3.2REmap

REmap包是R與echart的對(duì)接，在R里調(diào)用echart的api直接作圖，函數(shù)特征更加簡(jiǎn)單明了，繪圖過(guò)程更方便快捷，但缺點(diǎn)是若要更加個(gè)性化繪圖，需要手動(dòng)修改REmap包源碼，而該部分對(duì)于沒(méi)有javascript/css/html基礎(chǔ)的人比較晦澀難懂。

3.2REmap

REmap包的安裝：此次用到的包為REmap，其掛靠在上，首先安裝devtools程序包下載并安裝完成后，再輸入：Library(devtools)Install_github(“Lchiffon/REmap”)，稍等片刻下載完成后，再輸入：library(REmap)

3.2REmap

REmap包的主要函數(shù)：remapH函數(shù)：該函數(shù)主要用于繪制熱力效果圖，如在