1 目的

日本地図を作成する際に，北海道や沖縄県の位置を変更して表現する場合がある．位置関係は不正確になるが，地図をコンパクトにまとめることができる．最後により少ないRコードによる可視化を示す．

ここでは，NipponMapの沖縄県（ジオメトリはポリゴン）の位置を移動して表現．次に，沖縄県の位置の移動に加えて北海道の位置も移動．
- 注意：ただし，注意しなければならないのは，移動はコピー＆ペーストによる移動ではなく，ジオメトリ（ここではポリゴン）の緯度経度の変更による移動のため，沖縄県の形状が変化．
  - 画像にして，貼り付ける方法は人口集中地区データによる人口分布の可視化を参照．

パッケージ：sf，tidyverse，Nipponmap

library(sf)
library(tidyverse)
library(NipponMap)

2 `geometry`（ポリゴンの座標）の変更

シェープファイル

作業フォルダにjpn.shpなどが含まれるshapesと示されるフォルダがあることを前提とする．

Nippon_mapと名付け，read_sf()でデータを読込．
- シェープファイルを作業フォルダに移すのが面倒だと思う場合は，Nippon_map<-以降のコマンドをread_sf(system.file("shapes/jpn.shp"), package="NipponMap")にしても可能．この場合，移す作業は必要ない．
- crs="WGS84"を今回は指定．

Nippon_map <-
  read_sf("shapes/jpn.shp", crs="WGS84")

移動前の日本地図

日本地図を描写．白地図ではなく，都道府県に色を付ける．

統計値を色分けするわけではなく，都道府県名で色分けするため，aes(fill=name)を指定．色分けはviridis（mako（G）色）を指定．
- 色に対応して凡例が47都道府県分出現して，煩雑になるため，theme(legend.position="none")を用いて凡例削除．

ggplot()+ 
  geom_sf(data=Nippon_map, aes(fill=name))+
  scale_fill_viridis_d(option="G")+
  ggtitle("日本地図")+
  theme_bw()+
  theme(legend.position="none")

ジオメトリの確認

tail()を用いて下から6行のデータの中身を確認．

最終行の6列目が沖縄県のジオメトリ（形状，geometry）．

#下から6行のデータの中身
Nippon_map %>%
  tail()

SP_ID	jiscode	name	population	region	geometry
42	42	Nagasaki	1426779	Kyushu / Okinawa	MULTIPOLYGON (((130.1848 32…
43	43	Kumamoto	1817426	Kyushu / Okinawa	MULTIPOLYGON (((130.416 33….
44	44	Oita	1196529	Kyushu / Okinawa	MULTIPOLYGON (((131.5693 32…
45	45	Miyazaki	1135233	Kyushu / Okinawa	MULTIPOLYGON (((131.5693 32…
46	46	Kagoshima	1706242	Kyushu / Okinawa	MULTIPOLYGON (((130.7114 32…
47	47	Okinawa	1392818	Kyushu / Okinawa	MULTIPOLYGON (((127.6461 26…

沖縄県の形状は（マルチ）ポリゴン．

緯度と経度から成る点（ポイント）を結び，ポリゴンが作られる．
- 例えば，3点から成る三角形の場合は次のように表現される．
- 緯度1 経度1の座標から出発し，緯度2 経度2，緯度3 経度3の座標を通り，緯度1 経度1の座標に戻る．

POLYGON((緯度1 経度1,緯度2 経度2,緯度3 経度3,緯度1 経度1))

沖縄県の選抜と位置の移動

沖縄県の位置だけを移動すれば良いため，日本地図から沖縄県のみを抜き出し，沖縄県の位置を移動した地図を作成する．

Nippon_mapからfilter()を用いて，沖縄県（name=="Okinawa"）を選抜．オブジェクト名をOkinawa_mapとする．
geometry(POLYGON((...))の経度，緯度に数値を加えることにより，沖縄県のポリゴンの位置を移動させる．
- ここでは，ポリゴンを構成する座標を東経方向に4.8°E，北緯方向に14.5°N移動．
- 地図名はOkinawa_map1とする．

#沖縄県の選抜
Nippon_map %>% 
  filter(name=="Okinawa") ->
  Okinawa_map

#沖縄県の位置の移動
Okinawa_map %>% 
  mutate(geometry=geometry+c(4.8, 14.5)) ->
  Okinawa_map1

表と地図による移動確認

表でgeometryが変更されているか確認．

移動後のOkinawa_map1はcrs（座標参照系）が付されていない．
- ここでは，crsをNippon_mapと揃えるため，EPSG：4326：WGS84を選択（st_crs(データ名)=EPSG系番号）．

#表の確認
Okinawa_map1 %>% 
  head()

SP_ID	jiscode	name	population	region	geometry
47	47	Okinawa	1392818	Kyushu / Okinawa	MULTIPOLYGON (((132.4461 40…

#crs
st_crs(Okinawa_map1)=4326

移動前と移動後の地図（Rコードは示さない）を比較．

注意：異なる緯度経度に移動したことによって，ポリゴン（この場合，沖縄県）の形状が変化（見た目をまったく変化させないためには，移動前のポリゴンをコピー＆ペーストする方法が考えられる）．

データの結合

位置前の沖縄県と位置後の沖縄県を入れ替える．

移動前の沖縄県を除いたNippon_mapに移動後の沖縄県を加える．
- filter(name!="Okinawa")で沖縄県を除いた日本地図を作成．地図名はNippon_map1に変更．
- rbind()でNippon_mapとOkinawa_map1を縦方向に結合．地図名はNippon_map2．

#移動前の沖縄県を除く日本地図
Nippon_map %>% 
  filter(name!="Okinawa") ->
  Nippon_map1

#移動後の沖縄県を加えた日本地図
Nippon_map2 <-
  rbind(Nippon_map1, Okinawa_map1)

完成地図

沖縄県の位置が移動した地図の可視化．

位置を区切る線を引く（annotate()）．
- 線の出発点（座標）と終点を示し，線の色（color）や太さ（linewidth）を指定．
- 沖縄の位置が変更したため，誤解を与えないようにtheme_void()を選択し，緯度経度の表記を削除．

ggplot()+ 
  geom_sf(data=Nippon_map2, aes(fill=name))+
  scale_fill_viridis_d(option="G")+
  annotate("segment", x=131, xend=133.5, 
           y=39.8, yend=39.8,
           color="gray", linewidth=1)+
  annotate("segment", x=133.5, xend=134.8,
           y=39.8, yend=41.5,
           color="gray", linewidth=1)+
  labs(caption="出典：NipponMap")+
  ggtitle("日本地図")+
  theme_void()+
  theme(legend.position="none")

3 応用

3.1 人口分布の可視化

作成したNippon_map2に人口分布を可視化．

#閾値
my_breaks <- c(100, 200, 500, 1000)

#可視化  
ggplot()+ 
  geom_sf(data=Nippon_map2, 
          aes(fill=population/10000,
              color=population/10000))+
  scale_fill_viridis_c(option="G",
                       direction=-1,
                       trans="log10",
                       breaks=my_breaks)+
  scale_color_viridis_c(option="G",
                       direction=-1,
                       trans="log10",
                       breaks=my_breaks)+
  annotate("segment", x=131, xend=133.5,
           y=39.8, yend=39.8,
           color="gray", linewidth=1)+
  annotate("segment", x=133.5, xend=134.8,
           y=39.8, yend=41.5,
           color="gray", linewidth=1)+
  labs(fill="万人", color="万人",
       caption="出典：NipponMap")+
  ggtitle("都道府県別人口")+
  theme_void()

3.2 北海道と沖縄県を移動した日本地図

位置移動のためのコード

#沖縄県の位置の移動
Okinawa_map %>% 
  mutate(geometry=geometry+c(12, 5)) ->
  Okinawa_map2

#北海道の選抜
Nippon_map %>% 
  filter(name=="Hokkaido") ->
  Hokkaido_map

#北海道の位置の移動
Hokkaido_map %>% 
  mutate(geometry=geometry+c(-11, -4)) ->
  Hokkaido_map

#北海道と沖縄県を除いた日本地図
Nippon_map1 %>% 
  filter(name!="Hokkaido") ->
  Nippon_map3

#crs
st_crs(Okinawa_map2)=4326
st_crs(Hokkaido_map)=4326

#データの結合
Nippon_map3 <-
  rbind(Hokkaido_map, Nippon_map3) %>% 
  rbind(Nippon_map3, Okinawa_map2)

完成地図

作成したNippon_map3に人口分布を可視化．

ggplot()+ 
  geom_sf(data=Nippon_map3, 
          aes(fill=population/10000,
              color=population/10000))+
  scale_fill_viridis_c(option="G",
                       direction=-1,
                       trans="log10",
                       breaks=my_breaks)+
  scale_color_viridis_c(option="G",
                       direction=-1,
                       trans="log10",
                       breaks=my_breaks)+
  annotate("segment", x=129, xend=134.2, y=37, yend=37,
            color="gray", linewidth=1)+
  annotate("segment", x=134.2, xend=138.5, y=37, yend=41,
           color="gray", linewidth=1)+
  annotate("segment", x=139.8, xend=141, y=32.2, yend=32.2,
            color="gray", linewidth=1)+
  annotate("segment", x=138.5, xend=139.8, y=31, yend=32.2,
           color="gray", linewidth=1)+
  labs(fill="万人", color="万人",
       caption="出典：NipponMap")+
  ggtitle("都道府県別人口")+
  theme_void()

4 `replace()`の利用

ジオメトリの直接変更

これまで，移動前の北海道・沖縄県の地図を切り抜き，移動後の地図を合併するという手順を踏んだ．最後に当初のNippon_mapの北海道・沖縄県のジオメトリを直接変更する，Rコードのより少ない方法を紹介する．

replace()を用いて変更．
- replace()：第1引数に列名（変数名），第2引数に置き換える位置や条件，第3引数に置き換える値を示す．

#replaceの使い方

replace(列名, 置き換える位置, 置き換える値)

[]：要素の抽出に使う．geometry[]でgeometry列にある要素を抽出．[]内にSP_ID==47なので，都道府県識別番号（SP_ID）が沖縄県（47）を満たすgeometry列の要素を抽出している．

#ジオメトリの変更
Nippon_map <- Nippon_map %>%
  mutate(geometry=replace(
    geometry, SP_ID==1, geometry[SP_ID==1]+c(-11, -4))) %>%
  mutate(geometry=replace(
    geometry, SP_ID==47, geometry[SP_ID==47]+c(12, 5)))

完成地図

地図はNippon_mapのまま（data=Nippon_map）．

少ないRコードで上と同じ地図が完成（色をあえて変更）．

ggplot()+ 
  geom_sf(data=Nippon_map, 
          aes(fill=population/10000,
              color=population/10000))+
  scale_fill_viridis_c(direction=-1,
                       trans="log10",
                       breaks=my_breaks)+
  scale_color_viridis_c(direction=-1,
                       trans="log10",
                       breaks=my_breaks)+
  annotate("segment", x=129, xend=134.2, y=37, yend=37,
            color="gray", linewidth=1)+
  annotate("segment", x=134.2, xend=138.5, y=37, yend=41,
           color="gray", linewidth=1)+
  annotate("segment", x=139.8, xend=141, y=32.2, yend=32.2,
            color="gray", linewidth=1)+
  annotate("segment", x=138.5, xend=139.8, y=31, yend=32.2,
           color="gray", linewidth=1)+
  labs(fill="万人", color="万人",
       caption="NipponMap")+
  ggtitle("都道府県別人口")+
  theme_void()

Rによる地理空間データの可視化

チュートリアルホーム

ジオメトリの移動による日本地図の可視化

沖縄県，北海道の例

岩田真一郎（　神奈川大学経済学部）

2022-08-17作成，2025-02-26改訂

1 目的

2 `geometry`（ポリゴンの座標）の変更

3 応用

3.1 人口分布の可視化

3.2 北海道と沖縄県を移動した日本地図

4 `replace()`の利用

ジオメトリの移動による日本地図の可視化

沖縄県，北海道の例

岩田真一郎（ 神奈川大学経済学部）

2022-08-17作成，2025-02-26改訂

1 目的

2 geometry（ポリゴンの座標）の変更

3 応用

3.1 人口分布の可視化

3.2 北海道と沖縄県を移動した日本地図

4 replace()の利用

　岩田真一郎（　神奈川大学経済学部）

2 `geometry`（ポリゴンの座標）の変更

4 `replace()`の利用