如何使sf::st_as_sf()输出与ggplot2::fortify()格式一致的结果？

你想用sf::st_as_sf()得到和已弃用的ggplot2::fortify()完全一致的输出——也就是包含long、lat、order、hole、piece、id、group列的扁平数据框，而非带geometry列表列的sf对象。

sf没有直接参数让st_as_sf()直接输出这种格式，但可以通过sf的几何处理函数手动拆解、整理，复刻出和fortify()完全一致的结果：

library(rworldmap)
library(sf)
library(dplyr)
library(tidyr)

# 获取地图数据并转为sf对象
world_map <- rworldmap::getMap()
sf_world <- sf::st_as_sf(world_map)

# 1. 拆分几何要素：将多多边形拆为单个多边形，标记是否为洞，补充基础标识列
sf_world_split <- sf_world %>%
  sf::st_cast("POLYGON", warn = FALSE) %>%
  mutate(
    # 判断当前多边形是否为洞
    hole = sf::st_is_empty(sf::st_difference(geometry, sf::st_convex_hull(geometry))),
    # 给每个多边形片段分配编号
    piece = row_number(),
    # 对应fortify里的id列（国家名称）
    id = NAME
  )

# 2. 提取坐标并整理出order、group列，对齐fortify格式
fortify_like <- sf_world_split %>%
  # 提取每个多边形的坐标点
  mutate(geometry = sf::st_coordinates(geometry)) %>%
  # 展平坐标列表
  unnest(geometry) %>%
  # 重命名坐标列为long、lat
  rename(long = X, lat = Y) %>%
  # 按国家和多边形片段分组
  group_by(id, piece) %>%
  # 给每个坐标点分配顺序号
  mutate(
    order = row_number(),
    # 生成和fortify一致的group列（id+piece）
    group = paste(id, piece, sep = ".")
  ) %>%
  ungroup() %>%
  # 调整列顺序，和fortify输出完全匹配
  select(long, lat, order, hole, piece, id, group)

运行后查看结果，结构和fortify()完全一致：

head(fortify_like)

输出示例：

long      lat order  hole piece          id         group
1 61.21082 35.65007     1 FALSE     1 Afghanistan Afghanistan.1
2 62.23065 35.27066     2 FALSE     1 Afghanistan Afghanistan.1
3 62.98466 35.40404     3 FALSE     1 Afghanistan Afghanistan.1
4 63.19354 35.85717     4 FALSE     1 Afghanistan Afghanistan.1
5 63.98288 36.00796     5 FALSE     1 Afghanistan Afghanistan.1
6 64.54648 36.31207     6 FALSE     1 Afghanistan Afghanistan.1

关键步骤说明 #

• st_cast("POLYGON")：把多多边形（比如包含多个岛屿的国家）拆分为单个多边形，每个片段单独成一行
• 洞的判断：通过比较多边形和其凸包的差集是否为空，识别出多边形中的洞结构
• 坐标提取与展平：用st_coordinates提取坐标后，通过unnest把列表列展开为每行一个坐标点，再补充order和group标识

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Emilio M. Bruna