手把手教你使用ggplot2绘制中国地图
自从用了ggplot2包，越来越觉得其博大精深，通过图层的概念可以绘制丰富的可视化图形，如常见的散点图、直方图、条形图、折线图等。今天就教大家如何使用ggplot2实现地图的绘制，以及如何在地图中加入气泡图和条形图。
本文所使用的数据来自于经管之家moonstone作者提供的流行病学样本数据。有关地理信息数据可至文后的下载链接。
实操开始：
library(dplyr) #数据预处理
library(maptools) #用于读取地图矢量数据
library(ggplot2) #绘制地图
#读取地图矢量数据
map_data <- readShapePoly(file.choose())
#获取指定的字段
df_map <- map_data@data[,c('PINYIN_NAM', 'NAME')]
head(df_map)#为各个省添加id
df_map$id <- as.character(0:33)
head(df_map)
注意！这里必须强调一点：不可以单独将.shp文件放置在某个路径下，还需同时将.dbf和.shx文件放到一起，否则会出现读取数据失败的问题。
可以通过fortify()函数将.shp文件中经纬度信息返回出来。
latitude_longitude <- fortify(map_data)
head(latitude_longitude)
下面将latitude_longitudd与df_map表进行关联，目的是将经纬度信息对应到自个的省份中。
latitude_longitude <- latitude_longitude[, c('long', 'lat', 'id')] %>% left_join(., df_map, by = 'id')
head(latitude_longitude)
但数据集中并不是每个省只对应一个经纬度，而是各省轮廓的经纬度，下面需要为每个省创建一个经纬度，用以下文中的绘图需要。
latitude_longitude <- tbl_df(latitude_longitude)
#使用group_by函数对指定数据的字段进行聚合
group_id <- group_by(.data = latitude_longitude, id)
#自定义各省份经纬度中心位置的函数
center <- function(x) mean(range(x))
#聚合操作
province_location <- summarise(.data = group_id, latitude = center(lat), longitude = center(long))
#查看数据前6行
head(province_location)#读取流行病样本数据
doc_data <- read.csv(file = file.choose())
head(doc_data)#仅筛选所需的字段
doc_data_select <- select(.data = doc_data, NAME1, Population, Dct_nur)
head(doc_data_select )#对原数据集的字段重命名
doc_data_select <- rename(.data = doc_data_select, NAME = NAME1)
head(doc_data_select)下面将latitude_longitude表数据与doc_data_select表数据进行关联，目的是将各省份的位置、名称、人口和平均每千人医护人员数锁定到一起，用于下文的绘图需要。
Province_Info <- province_location %>% left_join(., df_map, by = 'id') %>% left_join(., doc_data_select, by = 'NAME')
head(Province_Info)
将各省份详细的轮廓经纬度数据与各省的医疗数据关联。
latitude_longitude <- latitude_longitude %>% left_join(., Province_Info[, c('id','Population','Dct_nur')], by = 'id')
head(latitude_longitude)目前所需数据均已准备好，包括各省中心点的经纬度、各省轮廓经纬度数据和各省流行病数据。下面就使用这些数据实现地图的绘制。
#使用多边形绘图函数geom_polygon()绘制空的地图
ggplot(data = latitude_longitude, mapping = aes(x = long, y = lat, group = id)) + geom_polygon(colour = 'black', fill = 'white')
总觉得图中坐标轴的存在很别扭，该如何清除这些不必要的东西呢？
#清除不必要的附件(轴标签、刻度标签、刻度标记和网格线)
ggplot(data = latitude_longitude, mapping = aes(x = long, y = lat, group = id)) + geom_polygon(colour = 'black', fill = 'white') + theme(axis.title = element_blank()) + theme(axis.text = element_blank()) + theme(axis.ticks = element_blank()) + theme(panel.grid = element_blank())
theme(axis.title = element_blank())用于清除图中的x轴和y轴标签
theme(axis.text = element_blank())用于清除图中x轴和y轴的刻度标签
theme(axis.ticks = element_blank())用于清除图中x轴和y轴的刻度标记
theme(panel.grid = element_blank())用于清除图中的网格线
现在，我想将各个省份的名称贴在地图的各个省份中，该如何实现呢？
#将各省份的名称显示在地图中，这里多个主题函数theme()可以将参数写到一起。
ggplot(data = latitude_longitude, mapping = aes(x = long, y = lat, group = id)) + geom_polygon(colour = 'black', fill = 'white') + scale_fill_manual(values=colours(),guide=FALSE) + geom_text(mapping = aes(x = longitude, y = latitude, label = NAME), data = Province_Info, colour = 'steelblue') + theme(axis.title = element_blank(), axis.text = element_blank(), axis.ticks = element_blank(), panel.grid = element_blank())
不错，就是通过图层叠加的方法，将对于位置的省份名称贴在地图中。这里通过geom_text()函数实现，需要注意的是，geom_text()函数又使用了另一个数据框的数据内容。
现在，我又想通过颜色深浅来表示“平均每千人医护人员数”的多少，该如何操作呢？
只需将字段Dct_nur（“平均每千人医护人员数”）映射给地图的填充色即可。
ggplot(data = latitude_longitude, mapping = aes(x = long, y = lat, group = id, fill = Dct_nur)) + geom_polygon(colour = 'black') + scale_fill_gradient(low = 'green', high = 'blue') + labs(title ="Numbers of doctor nand nurse per 1000 persons in China") + theme(axis.title = element_blank(), axis.text = element_blank(), axis.ticks = element_blank(), panel.grid = element_blank())
发现图中，台湾地区的颜色为灰色，并不在对于的色阶中，是因为医疗数据中没有对应的台湾数据。其实香港和澳门也没响应的数据，这里并没法发现，是因为这两个地区面积太小而无法识别出。
如果，我还想在地图中再添加一个人口数量的维度，并使用气泡图的大小表示，该如何实现呢？
#在上一幅图的基础上，在绘制气泡图，气泡大小表示人口数量
ggplot(data = latitude_longitude, mapping = aes(x = long, y = lat, group = id, fill = Dct_nur)) + geom_polygon(colour = 'black') + geom_point(mapping = aes(x = longitude, y = latitude, size = Population), data = Province_Info, colour = 'red') + scale_fill_gradient(low = 'white', high = 'blue') + labs(title ="Numbers of doctor nand nurse per 1000 persons in China") + scale_size_area() + theme(axis.title = element_blank(), axis.text = element_blank(), axis.ticks = element_blank(), panel.grid = element_blank())
这里港澳台地区的人口数位置，故没有响应的气泡。
除了可以在地图里添加气泡图，还可以往地图里添加条形图，具体如下：
#实际上不是用geom_bar()函数往地图里添加条形图，而是通过geom_errorbar()函数实现“条形图”的，异曲同工，目的是在各省份中呈现条带状图形。
ggplot() + geom_polygon(data = latitude_longitude, mapping = aes(x = long, y = lat, group = id, fill = Dct_nur), colour = 'black') + geom_errorbar(mapping = aes(x = longitude, ymin = latitude, ymax =latitude + Population*50), data = Province_Info, colour = 'brown', size = 3, width = 1, alpha = 0.8) + geom_text(mapping = aes(x = longitude, y = latitude, label = NAME), data = Province_Info, colour = 'black') + scale_fill_gradient(low = 'white', high = 'blue') + labs(title ="Numbers of doctor nand nurse per 1000 persons in China") + scale_size_area() + theme(axis.title = element_blank(), axis.text = element_blank(), axis.ticks = element_blank(), panel.grid = element_blank())
需要提醒的是，ggplot()函数里不能传任何参数，地图只能在geom_polygon()函数中绘制，否则又将报错。
由于省份中心位置不是很准确，导致有些省名称、气泡和条形图没有落在准确的位置，后期将对省份中心位置的经纬度做进一步调整。
刘顺祥，天善智能社区专家。公众号：每天进步一点点2015
Blog：https://ask.hellobi.com/blog/lsxxx2011
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