[R] sf 패키지를 이용한 지도 투영법 소개 및 가시화

 정보

• 업무명     : sf 패키지를 이용한 지도 투영법 소개 및 가시화

• 작성자     : 이상호

• 작성일     : 2020-03-05

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• 수정이력 :

 

 내용

[개요]

• 안녕하세요? 기상 연구 및 웹 개발을 담당하고 있는 해솔입니다.

• 지도 투영은 지구 표면을 평면으로 평면화하여 지도를 만드는 방법입니다. 이를 위해서는 지구 표면에서 평면 위의 위치로 위도 및 경도의 위치를 ​​체계적으로 변환해야합니다.

• 일반적으로 평면에서 구의 모든 돌출은 표면을 어느 정도 왜곡시킵니다. 지도의 목적에 따라 일부 왜곡이 허용되거나 다른 왜곡이 허용되지 않습니다.

• 따라서 일부 왜곡됨에도 불구하고 구형 본체의 일부 특성을 보존하기 위해 맵 투영이 존재한다. 투영은 보존하는 모델의 속성에 따라 그룹화됩니다. 보다 일반적인 범주 중 일부는 다음과 같습니다.

  • 원통형 (예 : Mercator)

  • 원추형 (예 : Albers)

  • 평면형 (예 : Stereographic)

• 3개의 개발 가능한 표면 (평면, 원통, 원뿔)은 지도 투영을 이해하고 설명하고 개발하는 데 유용한 모델을 제공합니다. 그러나 이러한 모델은 2가지 기본 방식으로 제한됩니다.

• 우선 사용중인 대부분의 세계 예측은 이러한 범주에 속하지 않습니다. 즉 이러한 범주에 속하는 대부분의 예측조차도 물리적 투영을 통해 자연스럽게 달성할 수 없습니다. 

• 따라서 sf 패키지를 통해 널리 사용되는 투영법을 소개해드리고자 합니다.

 

[특징]

• 지도 투영법을 이해하기 위해서 sf 패키지가 요구되며 이 프로그램은 이러한 목적을 달성하기 위한 소프트웨어

 

 

[기능]

• sf 패키지 소개

 

[활용 자료]

• 자료 설명 : 세계 지도 자료

• 세부 정보 : 11개 변수에서 177개 국가 레코드 포함

• 제공처 : spData 패키지

• 자세한 내용은 소스 코드 참조

 

[자료 처리 방안 및 활용 분석 기법]

• 없음

 

[사용법]

• 소스 코드 참조

 

[사용 OS]

• Windows 10

 

[사용 언어]

• R v3.6.2

• R Studio v1.2.5033

 

 소스 코드

[명세]

• 전역 설정

  • 최대 10 자리 설정

  • 메모리 해제

  • 영어 인코딩 설정

  • 가시화에 필요한 폰트 설정 (다운로드 링크 참조)

[블로그 관리] 코딩/발표자료를 위한 폰트 : Apple 산돌고딕, Monaco 맑은고딕, Palatino Linotype, New Century Schoolbook, Playfair Display Regular, KoPubWor

 

# Set Option
options(digits = 10)
memory.limit(size = 9999999999999)
Sys.setlocale("LC_TIME", "english")
font = "Palatino Linotype"

 

• 라이브러리 읽기

  • sf : 간단한 기능, 점, 선 및 다각형을 지원

  • tidyverse : 데이터 조작 기능 제공

  • ggplot2 : 가시화 제공

# Library Load
library(sf)
library(tidyverse)
library(spData)
library(extrafont)
library(metR)
library(ggplot2)

 

• 세계 지도 읽기

  • spData 패키지에서 제공되는 세계 지도 데이터를 사용

  • 이러한 데이터 세트는  11개의 변수에서 177 개 국가의 레코드를 포함

# set Map Data
mapData = sf::st_as_sf(spData::world)

dplyr::tbl_df(mapData)

 

 

• EPSG 코드

  • EPSG 코드는 GCS (Geographical Coordinate System) 좌표 변환 및 해당 구성 요소에 지정

  • 특정 좌표계에 대한 모든 세부 사항을 기억하는 대신 간단히 epsg 코드를 통해 투영 및 변환 가능

  • 아래는 다양한 투영법에 따라 가시화 결과

# WGS 84 - WGS84 - World Geodetic System 1984, used in GPS
ggplot() +
    ggspatial::layer_spatial(data = mapData) +
    coord_sf(crs = 4326) +
    ggtitle("WGS 84 - WGS84 - World Geodetic System 1984, used in GPS") +
    metR:::theme_field() +
    theme(text = element_text(family = font)) +
    ggsave(filename = paste0("FIG/MAP/WGS 84 - WGS84 - World Geodetic System 1984, used in GPS.png"), width = 10, height = 6, dpi = 600)

 

 

# WGS 84 / World Mercator
ggplot() +
    ggspatial::layer_spatial(data = mapData) +
    coord_sf(crs = 3395) +
    ggtitle("WGS 84 / World Mercator") +
    metR:::theme_field() +
    theme(text = element_text(family = font)) +
    ggsave(filename = paste0("FIG/MAP/WGS 84 World Mercator.png"), width = 10, height = 6, dpi = 600)

 

 

# WGS 84 / World Equidistant Cylindrical
ggplot() +
    ggspatial::layer_spatial(data = mapData)+
    coord_sf(crs = 4087) +
    ggtitle("WGS 84 / World Equidistant Cylindrical")+
    metR:::theme_field() +
    theme(text = element_text(family = font)) +
    ggsave(filename = paste0("FIG/MAP/World Equidistant Cylindrical.png"), width = 10, height = 6, dpi = 600)

 

# World Equidistant Cylindrical (Sphere)
ggplot() +
    ggspatial::layer_spatial(data = mapData)+
    coord_sf(crs = 4088) +
    ggtitle("World Equidistant Cylindrical (Sphere)")+
    metR:::theme_field() +
    theme(text = element_text(family = font)) +
    ggsave(filename = paste0("FIG/MAP/World Equidistant Cylindrical (Sphere).png"), width = 10, height = 6, dpi = 600)

 

 

# World Robinson
ggplot() +
    ggspatial::layer_spatial(data = mapData)+
    coord_sf(crs = 54030) +
    ggtitle("World Robinson") +
    metR:::theme_field() +
    theme(text = element_text(family = font)) +
    ggsave(filename = paste0("FIG/MAP/World Robinson.png"), width = 10, height = 6, dpi = 600)

 

 

# World Bonne
ggplot() +
    ggspatial::layer_spatial(data = mapData)+
    coord_sf(crs = 54024) +
    ggtitle("World Bonne")+
    metR:::theme_field() +
    theme(text = element_text(family = font)) +
    ggsave(filename = paste0("FIG/MAP/World Bonne.png"), width = 10, height = 6, dpi = 600)

 

 

# World Polyconic
ggplot() +
    ggspatial::layer_spatial(data = mapData)+
    coord_sf(crs = 54021) +
    ggtitle("World Polyconic") +
    cowplot::theme_minimal_grid() +
    metR:::theme_field() +
    theme(text = element_text(family = font)) +
    ggsave(filename = paste0("FIG/MAP/Polyconic.png"), width = 10, height = 6, dpi = 600)

 

 

# World Mollweide
ggplot() +
    geom_sf(data = mapData) +
    coord_sf(crs = 54009) +
    ggtitle("World Mollweide") +
    metR:::theme_field() +
    theme(text = element_text(family = font)) +
    ggsave(filename = paste0("FIG/MAP/Mollweide.png"), width = 10, height = 6, dpi = 600)

 

 

# World Azimuthal Equidistant
ggplot() +
    ggspatial::layer_spatial(data = mapData) +
    coord_sf(crs = 54032) +
    ggtitle("World Azimuthal Equidistant") 
    metR:::theme_field() +
    theme(text = element_text(family = font)) +
        ggsave(filename = paste0("FIG/MAP/World Azimuthal Equidistant.png"), width = 10, height = 6, dpi = 600)

 

 

# World Azimuthal Equidistant
ggplot() +
    ggspatial::layer_spatial(data = mapData) +
    coord_sf(crs = 54032) +
    ggtitle("World Azimuthal Equidistant") 
    metR:::theme_field() +
    theme(text = element_text(family = font)) +
        ggsave(filename = paste0("FIG/MAP/World Azimuthal Equidistant.png"), width = 10, height = 6, dpi = 600)

 

 

# World Eckert III
ggplot() +
    ggspatial::layer_spatial(data = mapData) +
    coord_sf(crs = 54013) +
    ggtitle("World Eckert III") +
    metR:::theme_field() +
    theme(text = element_text(family = font))  +
    ggsave(filename = paste0("FIG/MAP/World Eckert III.png"), width = 10, height = 6, dpi = 600)

 

 

# World Eckert IV
ggplot() +
    ggspatial::layer_spatial(data = dunia) +
    coord_sf(crs = 54012) +
    ggtitle("World Eckert IV") +
    metR:::theme_field() +
    theme(text = element_text(family = font)) +
    ggsave(filename = paste0("FIG/MAP/World Eckert IV.png"), width = 10, height = 6, dpi = 600)

 

 

# World Miller Cylindrical
ggplot() +
    ggspatial::layer_spatial(data = dunia) +
    coord_sf(crs = 54003) +
    ggtitle("World Miller Cylindrical") +
    metR:::theme_field() +
    theme(text = element_text(family = font)) +
    ggsave(filename = paste0("FIG/MAP/World Miller Cylindrical.png"), width = 10, height = 6, dpi = 600)

 

 

# World Equidistant Cylindrical
ggplot() +
    ggspatial::layer_spatial(data = dunia) +
    coord_sf(crs = 54002) +
    ggtitle("World Equidistant Cylindrical") +
    metR:::theme_field() +
    theme(text = element_text(family = font)) +
    ggsave(filename = paste0("FIG/MAP/World Equidistant Cylindrical.png"), width = 10, height = 6, dpi = 600)

 

 

# World Plate Carree
ggplot() +
    ggspatial::layer_spatial(data = dunia) +
    coord_sf(crs = 54001) +
    ggtitle("World Plate Carree")+
    metR:::theme_field() +
    theme(text = element_text(family = font))  +
    ggsave(filename = paste0("FIG/MAP/World Plate Carree.png"), width = 10, height = 6, dpi = 600)

 

 

# World Two Point Equidistant
ggplot() +
    ggspatial::layer_spatial(data = dunia)+
    coord_sf(crs = 54031) +
    ggtitle("World Two Point Equidistant")+
    metR:::theme_field() +
    theme(text = element_text(family = font))  +
    ggsave(filename = paste0("FIG/MAP/World Two Point Equidistant.png"), width = 10, height = 6, dpi = 600)

 

 

[전체]

 

 참고 문헌

[논문]

• 없음

[보고서]

• 없음

[URL]

• 없음

 

 문의사항

[기상학/프로그래밍 언어]

• sangho.lee.1990@gmail.com

[해양학/천문학/빅데이터]

• saimang0804@gmail.com