如何在R中制作仅含自然海岸边界的全球岛屿多样性热力图？

问题背景 #

需要制作以自然地理岛屿为独立实体的全球岛屿多样性热力图，核心需求包括：

• 将伊斯帕尼奥拉岛、婆罗洲作为单一单元（忽略其上的政治国界）
• 将爪哇岛、苏门答腊岛从所属国家中独立区分
• 现有基于国家边界的ggplot2/maps包绘图逻辑无法满足上述边界调整需求，原有代码如下：

plot1 <- ggplot(map.df, aes(x=long,y=lat,group=group))+
  geom_polygon(aes(fill=species))+
  geom_path()+ 
  scale_fill_gradientn(colours=rev(heat.colors(50)),na.value="grey90")+ 
  coord_map()

解决方案 #

方案1：使用现成岛屿专属地理数据集 #

优先采用专门的岛屿边界数据集，避免手动调整的繁琐：

• 推荐使用rnaturalearth包获取Natural Earth的高分辨率岛屿图层，该数据集已将大型岛屿作为独立实体区分
• 结合dplyr和sf包完成数据关联与绘图

示例代码：

# 安装依赖包
install.packages(c("ggplot2", "rnaturalearth", "rnaturalearthdata", "dplyr", "sf"))
library(ggplot2)
library(rnaturalearth)
library(rnaturalearthdata)
library(dplyr)
library(sf)

# 获取1:10m分辨率的全球陆地/岛屿边界数据（sf格式）
islands <- ne_download(scale = 10, type = "land", category = "physical", returnclass = "sf")

# 筛选目标岛屿（可根据名称或面积阈值过滤）
target_islands <- islands %>%
  filter(name %in% c("Hispaniola", "Borneo", "Java", "Sumatra"))

# 模拟物种多样性数据（替换为你的真实数据）
species_data <- data.frame(
  name = c("Hispaniola", "Borneo", "Java", "Sumatra"),
  species = c(1180, 2640, 1790, 2210)
)

# 合并地理数据与物种数据
island_map_data <- left_join(target_islands, species_data, by = "name")

# 绘制热力图
ggplot(island_map_data) +
  geom_sf(aes(fill = species), linewidth = 0.2) +
  scale_fill_gradientn(colours = rev(heat.colors(50)), na.value = "grey90") +
  theme_minimal() +
  labs(title = "全球主要岛屿物种多样性热力图", fill = "物种数量")

方案2：手动调整现有边界（无现成数据集时） #

若无法获取岛屿专属数据，可通过sf包的空间操作工具拆分/合并多边形：

• 合并同一岛屿的多国边界：用st_union()合并海地+多米尼加得到伊斯帕尼奥拉岛
• 拆分同一国家内的岛屿：用st_difference()从印度尼西亚边界中分离出爪哇、苏门答腊

示例代码（合并伊斯帕尼奥拉岛）：

library(sf)
library(rnaturalearth)

# 获取国家边界数据
countries <- ne_countries(returnclass = "sf")

# 提取伊斯帕尼奥拉岛上的两个国家
hispaniola_nations <- countries %>%
  filter(admin %in% c("Haiti", "Dominican Republic"))

# 合并为单一岛屿多边形
hispaniola_island <- st_union(hispaniola_nations) %>%
  st_sf(name = "Hispaniola", geometry = ., species = 1180)

# 同理处理其他岛屿后，整合所有岛屿数据绘图

关键说明 #

sf包是R中处理空间数据的标准工具，相比传统的maps包，它支持更精准的多边形拆分、合并、空间关联操作，能完美适配自然地理边界的调整需求。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Paul Fedorowicz