एक और ओवरलैड बहुभुज के साथ प्रतिच्छेद करने वाले मानचित्र पर कई बहुभुज के क्षेत्र की गणना करने के लिए R का उपयोग करना


22

मेरे पास आयुध सर्वेक्षण से डाउनलोड की गई आकृति है जो यूनाइटेड किंगडम के एक काउंटी के लिए चुनावी वार्ड (विभाजन) की सीमा प्रदान करती है। मैंने आर का उपयोग शेपफाइल को लोड करने के लिए सफलतापूर्वक किया है और इस प्रश्नggplot2 में वर्णित विभिन्न मानचित्रों का उपयोग किया है । यह सब अच्छी तरह से काम कर रहा है।

अब मैं मनमाना आकार का एक नया बहुभुज बनाना चाहूंगा, इसे मानचित्र में जोड़ दूंगा, फिर आकृति के नीचे पड़े क्षेत्र में रहने वाली आबादी की गणना करूंगा, जो कई विभाजनों को कवर या आंशिक रूप से कवर कर सकती है। मेरे पास प्रत्येक निर्वाचन मंडल के लिए आबादी है और मैं सरल धारणा बना सकता हूं कि प्रत्येक वार्ड में जनसंख्या समान रूप से वितरित की जाती है। यह निम्न चरणों का सुझाव देता है।

1) मानचित्र पर एक नया आकार ओवरले करें जो आंशिक रूप से कई चुनावी विभाजनों को कवर करता है। मान लीजिए कि तर्क के लिए, 3 विभाजन हैं। यह कुछ इस तरह दिखेगा। [संपादित करें: आकृति के नीचे की छवि को छोड़कर, 3 के बजाय 5 विभाजनों को काटता है]

यहां छवि विवरण दर्ज करें

2) इन 3 डिवीजनों में से प्रत्येक के क्षेत्र के प्रतिशत की गणना करें जो ओवरलैड बहुभुज के साथ प्रतिच्छेद करता है।

3) प्रत्येक डिवीजन के क्षेत्रफल के प्रतिशत को ओवरलैड आकार द्वारा कवर करके और प्रत्येक डिवीजन की जनसंख्या द्वारा इसे गुणा करके अनुमानित करें।

मुझे लगता है कि मैं संभवतः बहुभुज बनाने के लिए काम कर सकता हूं और इसे मानचित्र पर ओवरले कर सकता हूं अर्थात इसे मौजूदा डेटा फ्रेम में जोड़ सकता हूं और इस और अन्य प्रश्नों के उपयोगी उत्तर का उपयोग कर सकता हूं । बिट जो मुझे चिंतित करता है वह प्रत्येक विभाजन का प्रतिशत बाहर काम करने का कार्य है जो कि आच्छादन आकृति द्वारा कवर किया गया है। latऔर longस्तंभ डेटा फ्रेम में उन अजीब आयुध सर्वेक्षण OpenData आंकड़े (Eastings और Northings या कुछ और) कर रहे हैं।

तो मेरा पहला सवाल यह है: मैं पॉलीगोन के क्षेत्र (या क्षेत्र का एक सबसेट) को खोजने के बारे में कैसे जाऊंगा जो इस डेटा का उपयोग करके एक चुनावी प्रभाग की सीमाओं को परिभाषित करता है? क्योंकि इस डेटा फ़्रेम का एक सार्थक उपसमूह बड़ा है, जिसका उपयोग मैंने इस प्रश्न को पोस्ट करने के बजाय dputएक 500k फाइल बनाने के लिए किया है ( जिसे कॉपी और पेस्ट या यहाँ से डाउनलोड किया जा सकता है )। नक्शा जो ऊपर की छवि के लिए आधार बनाता है, उसे निम्नलिखित के साथ बनाया गया था:

require(ggplot2)
ggplot(smalldf, aes(x = long, y = lat, group = group)) +
    geom_polygon(colour = "grey50", size = 1, aes(fill = smalldf$bin))

मेरा दूसरा सवाल है: क्या मैं सही साधनों का उपयोग कर रहा हूं? वर्तमान में मैं शेपफाइल को पढ़ने के readShapePolyलिए maptoolsपैकेज से उपयोग कर रहा हूं । मैं तब fortifyलगभग 130k लाइनों का डेटा फ्रेम बनाने के लिए उपयोग करने के लिए उपयुक्त हूं ggplot। शायद मुझे एक अलग पैकेज का उपयोग करना चाहिए अगर ऐसी प्रक्रियाओं के लिए उपयोगी उपकरण के साथ कोई है?

जवाबों:


16

स्पेडमैन का जवाब और ऊपर दिए गए संकेत उपयोगी थे, लेकिन अपने आप में पूर्ण उत्तर का गठन नहीं करते। अपने हिस्से में कुछ जासूसी के काम के बाद मैं एक जवाब के करीब पहुँच गया हूँ, हालाँकि मैं अभी तक gIntersectionउस तरीके से पाने में कामयाब नहीं हुआ हूँ जो मैं चाहता हूँ (ऊपर मूल प्रश्न देखें)। फिर भी, मैं है SpatialPolygonsDataFrame में अपने नए बहुभुज पाने में कामयाब रहे।

अद्यतन 2012-11-11: मुझे लगता है कि एक व्यावहारिक समाधान मिल गया है (नीचे देखें)। कुंजी पैकेज से SpatialPolygonsउपयोग करते समय कॉल में बहुभुज को लपेटने के लिए थी । आउटपुट इस तरह दिखता है:gIntersectionrgeos

[1] "Haverfordwest: Portfield ED (poly 2) area = 1202564.3, intersect = 143019.3, intersect % = 11.9%"
[1] "Haverfordwest: Prendergast ED (poly 3) area = 1766933.7, intersect = 100870.4, intersect % = 5.7%"
[1] "Haverfordwest: Castle ED (poly 4) area = 683977.7, intersect = 338606.7, intersect % = 49.5%"
[1] "Haverfordwest: Garth ED (poly 5) area = 1861675.1, intersect = 417503.7, intersect % = 22.4%"

बहुभुज को सम्मिलित करना मैंने जितना सोचा था, उससे अधिक कठिन था, आश्चर्य की बात यह है कि मौजूदा आयुध सर्वेक्षण-व्युत्पन्न आकार आकृति में एक नया आकार सम्मिलित करने का एक आसान-से-आसान उदाहरण प्रतीत नहीं होता है। मैंने यहां अपने कदम इस उम्मीद में दोहराए हैं कि यह किसी और के लिए उपयोगी होगा। परिणाम इस तरह का एक नक्शा है।

नया बहुभुज दिखाते हुए नक्शा

यदि / जब मैं चौराहे के मुद्दे को हल करता हूं तो मैं इस उत्तर को संपादित करूंगा और अंतिम चरणों को जोड़ूंगा, जब तक कि निश्चित रूप से, कोई मुझे इसके लिए धड़कता है और पूर्ण उत्तर प्रदान करता है। इस बीच, मेरे समाधान पर अब तक की गई टिप्पणियाँ / सलाह सभी का स्वागत है।

कोड इस प्रकार है।

require(sp) # the classes and methods that make up spatial ops in R
require(maptools) # tools for reading and manipulating spatial objects
require(mapdata) # includes good vector maps of world political boundaries.
require(rgeos)
require(rgdal)
require(gpclib)
require(ggplot2)
require(scales)
gpclibPermit()

## Download the Ordnance Survey Boundary-Line data (large!) from this URL:
## https://www.ordnancesurvey.co.uk/opendatadownload/products.html
## then extract all the files to a local folder.
## Read the electoral division (ward) boundaries from the shapefile
shp1 <- readOGR("C:/test", layer = "unitary_electoral_division_region")
## First subset down to the electoral divisions for the county of Pembrokeshire...
shp2 <- shp1[shp1$FILE_NAME == "SIR BENFRO - PEMBROKESHIRE" | shp1$FILE_NAME == "SIR_BENFRO_-_PEMBROKESHIRE", ]
## ... then the electoral divisions for the town of Haverfordwest (this could be done in one step)
shp3 <- shp2[grep("haverford", shp2$NAME, ignore.case = TRUE),]

## Create a matrix holding the long/lat coordinates of the desired new shape;
## one coordinate pair per line makes it easier to visualise the coordinates
my.coord.pairs <- c(
                    194500,215500,
                    194500,216500,
                    195500,216500,
                    195500,215500,
                    194500,215500)

my.rows <- length(my.coord.pairs)/2
my.coords <- matrix(my.coord.pairs, nrow = my.rows, ncol = 2, byrow = TRUE)

## The Ordnance Survey-derived SpatialPolygonsDataFrame is rather complex, so
## rather than creating a new one from scratch, copy one row and use this as a
## template for the new polygon. This wouldn't be ideal for complex/multiple new
## polygons but for just one simple polygon it seems to work
newpoly <- shp3[1,]

## Replace the coords of the template polygon with our own coordinates
newpoly@polygons[[1]]@Polygons[[1]]@coords <- my.coords

## Change the name as well
newpoly@data$NAME <- "zzMyPoly" # polygons seem to be plotted in alphabetical
                                 # order so make sure it is plotted last

## The IDs must not be identical otherwise the spRbind call will not work
## so use the spCHFIDs to assign new IDs; it looks like anything sensible will do
newpoly2 <- spChFIDs(newpoly, paste("newid", 1:nrow(newpoly), sep = ""))

## Now we should be able to insert the new polygon into the existing SpatialPolygonsDataFrame
shp4 <- spRbind(shp3, newpoly2)

## We want a visual check of the map with the new polygon but
## ggplot requires a data frame, so use the fortify() function
mydf <- fortify(shp4, region = "NAME")

## Make a distinction between the underlying shapes and the new polygon
## so that we can manually set the colours
mydf$filltype <- ifelse(mydf$id == 'zzMyPoly', "colour1", "colour2")

## Now plot
ggplot(mydf, aes(x = long, y = lat, group = group)) +
    geom_polygon(colour = "black", size = 1, aes(fill = mydf$filltype)) +
    scale_fill_manual("Test", values = c(alpha("Red", 0.4), "white"), labels = c("a", "b"))

## Visual check, successful, so back to the original problem of finding intersections
overlaid.poly <- 6 # This is the index of the polygon we added
num.of.polys <- length(shp4@polygons)
all.polys <- 1:num.of.polys
all.polys <- all.polys[-overlaid.poly] # Remove the overlaid polygon - no point in comparing to self
all.polys <- all.polys[-1] ## In this case the visual check we did shows that the
                           ## first polygon doesn't intersect overlaid poly, so remove

## Display example intersection for a visual check - note use of SpatialPolygons()
plot(gIntersection(SpatialPolygons(shp4@polygons[3]), SpatialPolygons(shp4@polygons[6])))

## Calculate and print out intersecting area as % total area for each polygon
areas.list <- sapply(all.polys, function(x) {
    my.area <- shp4@polygons[[x]]@Polygons[[1]]@area # the OS data contains area
    intersected.area <- gArea(gIntersection(SpatialPolygons(shp4@polygons[x]), SpatialPolygons(shp4@polygons[overlaid.poly])))
    print(paste(shp4@data$NAME[x], " (poly ", x, ") area = ", round(my.area, 1), ", intersect = ", round(intersected.area, 1), ", intersect % = ", sprintf("%1.1f%%", 100*intersected.area/my.area), sep = ""))
    return(intersected.area) # return the intersected area for future use
      })

यह प्रश्न (और उत्तर) मेरे लिए उपयोगी रहा है। library(scales)पारदर्शिता कार्य करने के लिए अब इसे जोड़ा जाना चाहिए।
इरीन

1
धन्यवाद। मेरा मानना ​​है कि वहाँ एक require(scales)कॉल है जो इस चाल को करेगा।
SlowLearner

15

ReadShapePoly का उपयोग न करें - यह प्रक्षेपण विनिर्देश को अनदेखा करता है। Sp पैकेज से readOGR का उपयोग करें।

आपके बहुभुज ओवरले जैसे भौगोलिक संचालन के लिए, रेज पैकेज देखें।

शाब्दिक रूप से आखिरी काम जो आपको करना चाहिए, वह है फोर्टिफाइ और गग्लॉट के साथ खेलना। अपने डेटा को sp-class ऑब्जेक्ट्स में रखें, उन्हें आधार ग्राफिक्स के साथ प्लॉट करें, और एक प्रोजेक्ट के अंत तक ggplot चीनी छोड़ दें और आपको कुछ सुंदर प्लॉट चाहिए।


सुझावों के लिए धन्यवाद; मैं फिर से readOGR को देखूंगा। के रूप में ggplot के लिए, यह स्वाभाविक रूप से आता है के रूप में मैं इसे सीखा के रूप में मैंने सीखा आर - आधार ग्राफिक्स के साथ कभी परेशान नहीं किया।
SlowLearner

1
यदि आप फ़ंक्शंस का फ़ायदा उठाना चाहते हैं, तो अपनी टिप्पणी को री-क्लास ऑब्जेक्ट्स पर लिखें rgeos। मैं लिंक किए गए उत्तर में आपके उदाहरण का उपयोग करके बहुभुजों का वर्गीकरण करने में कामयाब रहा हूं, लेकिन मैं एक मौजूदा स्थानिक डेटा फ़्रेम में नया बहुभुज जोड़ने के तरीके पर काम नहीं कर सकता। मैंने @dataसिंटैक्स के साथ थोड़ा गड़बड़ कर दिया है, लेकिन कहीं नहीं मिला। क्या आपके पास कोई टिप हैं?
स्लोवेनेर

4
आप दो स्थानिक बहुभुज डेटा फ़्रेमों के साथ जुड़ सकते हैं cbind(part1,part2)यदि उनके पास अद्वितीय बहुभुज आईडी हैं - अन्यथा आपको एक चेतावनी मिलती है और spChFIDsअद्वितीय बहुभुज सुविधा आईडी असाइन करने के लिए उपयोग करने की आवश्यकता होती है ।
16
हमारी साइट का प्रयोग करके, आप स्वीकार करते हैं कि आपने हमारी Cookie Policy और निजता नीति को पढ़ और समझा लिया है।
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.