如何让经纬度坐标与美国州界地图处于同一坐标系？

我有如下经纬度坐标数据：

library(tidyverse)
library(haven)
library(tidycensus)
library(tigris)

coords <- data.frame(lat = c(38.09720, 36.85298, 31.31517, 21.48344), long = c(-121.38785, -75.97742, -85.85522, -158.03648))

随后获取了美国州界地图数据：

geo <- get_acs(geography = "state",
               variables = c(x = "B04006_036"),
               year = 2021, 
               geometry = TRUE, 
               keep_geo_vars=TRUE) %>%
    filter(STATEFP!="72")

# 将阿拉斯加和夏威夷移到地图主区域旁
geo <- shift_geometry(geo)

尝试将坐标叠加到州界地图绘制：

ggplot(data = coords) +
    geom_point(aes(x=lat, y=long)) +
    geom_sf(fill = "transparent", color = "gray50", size = 1, data = geo %>% group_by(STATEFP) %>% summarise()) +   
    theme(panel.background = element_rect(fill = 'white')) +
    theme(panel.grid = element_blank(),axis.title = element_blank(),
          axis.text = element_blank(),axis.ticks = element_blank(),
          panel.border = element_blank())

绘制结果显示所有坐标点集中在同一位置，不符合预期，请问如何修改让地图与坐标处于同一比例尺？

核心问题 #

两个关键错误导致点位置异常：

1. 轴映射颠倒：geom_point中把纬度（lat）设为x轴、经度（long）设为y轴，但地图坐标系是x对应经度、y对应纬度，轴对应关系完全相反。
2. 坐标系不匹配：shift_geometry()返回的地图采用Albers等面积投影（EPSG:5070），而原始坐标是WGS84经纬度（EPSG:4326），未转换坐标直接叠加会导致位置偏差。

修正方案 #

方法一：用geom_sf()绘制点（推荐） #

将坐标转换为sf对象，统一坐标系后直接用geom_sf()绘制，自动匹配地图投影：

# 将坐标转换为sf对象，指定原始坐标系为WGS84
coords_sf <- st_as_sf(coords, coords = c("long", "lat"), crs = 4326) %>%
  # 转换为和geo相同的投影坐标系
  st_transform(crs = st_crs(geo))

# 绘图：先画地图，再添加坐标点
ggplot() +
  geom_sf(data = geo %>% group_by(STATEFP) %>% summarise(), fill = "transparent", color = "gray50", size = 1) +
  geom_sf(data = coords_sf, color = "red", size = 3) +  # 用红色突出显示点
  theme(panel.background = element_rect(fill = 'white'),
        panel.grid = element_blank(),
        axis.title = element_blank(),
        axis.text = element_blank(),
        axis.ticks = element_blank(),
        panel.border = element_blank())

方法二：修正轴映射并转换坐标 #

如果坚持使用geom_point，需先转换坐标到地图投影，再正确映射x/y轴：

# 转换坐标并提取平面坐标的x/y值
coords_proj <- st_as_sf(coords, coords = c("long", "lat"), crs = 4326) %>%
  st_transform(crs = st_crs(geo)) %>%
  mutate(x = st_coordinates(.)[,1], y = st_coordinates(.)[,2]) %>%
  st_drop_geometry()

# 绘图：使用转换后的x/y坐标映射
ggplot() +
  geom_sf(data = geo %>% group_by(STATEFP) %>% summarise(), fill = "transparent", color = "gray50", size = 1) +
  geom_point(data = coords_proj, aes(x = x, y = y), color = "red", size = 3) +
  theme(panel.background = element_rect(fill = 'white'),
        panel.grid = element_blank(),
        axis.title = element_blank(),
        axis.text = element_blank(),
        axis.ticks = element_blank(),
        panel.border = element_blank())

效果说明 #

修正后，四个坐标点会正确对应到：加州（38.09720, -121.38785）、弗吉尼亚州（36.85298, -75.97742）、阿拉巴马州（31.31517, -85.85522）、夏威夷（21.48344, -158.03648），与州界地图完全匹配。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者bill999