R语言实现巴西地图坐标叠加与无线电覆盖选区判定

依赖包加载 #

需要用到空间处理包sf、数据处理包dplyr，搭配已使用的geobr、ggplot2、RColorBrewer，先全部加载：

library(geobr)
library(ggplot2)
library(sf)
library(dplyr)
library(RColorBrewer)

1. 无线电覆盖范围转空间多边形 #

df_1中的radio_wave字段是字符串存储的覆盖边界坐标，先解析为sf格式的多边形空间对象，坐标系采用通用WGS84（EPSG:4326），和经纬度坐标匹配：

# 坐标串解析函数：自动补全缺失分隔符，生成闭合多边形
parse_wave_poly <- function(wave_str) {
  # 补全坐标对之间缺失的逗号
  clean_str <- gsub("(-?\\d+\\.?\\d*)\\s+(-?\\d+\\.?\\d*)", "\\1,\\2", wave_str)
  # 拆分单个坐标值
  coord_vals <- as.numeric(trimws(unlist(strsplit(clean_str, ","))))
  coord_vals <- coord_vals[!is.na(coord_vals)]
  # 转为经纬度矩阵（sf要求顺序为经度、纬度）
  coords <- matrix(coord_vals, ncol = 2, byrow = TRUE)
  # 闭合多边形
  if(!all(coords[1,] == coords[nrow(coords),])) coords <- rbind(coords, coords[1,])
  return(st_polygon(list(coords)))
}

# 转换为sf空间对象
df_1_sf <- df_1 %>%
  rowwise() %>%
  mutate(geometry = list(parse_wave_poly(radio_wave))) %>%
  st_as_sf(crs = 4326)

2. 空间关联合并，生成覆盖标识字段 #

将df_2的选举选区经纬度转为点空间对象，通过空间包含判断点是否落在无线电覆盖多边形内，生成要求的covered_by_radio_wave字段：

# 选区数据转sf点对象
df_2_sf <- df_2 %>%
  st_as_sf(coords = c("longitude", "latitude"), crs = 4326, remove = FALSE)

# 空间关联匹配
df_merged <- st_join(df_2_sf, df_1_sf, join = st_within) %>%
  mutate(covered_by_radio_wave = ifelse(!is.na(Radio_id), "Yes", "No")) %>%
  st_drop_geometry() # 移除空间列，得到普通数据框

若单个选区被多个无线电信号覆盖，结果会生成多行记录，需要单选区单条记录时，追加distinct(election_section, .keep_all = TRUE)去重即可。

3. 多图层叠加可视化 #

按从底到顶的顺序依次添加市政区底图、无线电覆盖范围、发射台点位、选区点位即可实现多图层叠加：

# 读取巴西市政区底图
mun <- read_municipality(code_muni="all", year=2010, showProgress = FALSE)

ggplot() + 
  # 市政区底图
  geom_sf(data=mun, fill = "white", color = "gray80", linewidth = 0.2) +
  # 半透明无线电覆盖范围
  geom_sf(data=df_1_sf, aes(fill = radio_show), alpha = 0.3, color = NA) +
  # 发射台点位（三角形标记）
  geom_sf(data=df_1_sf, aes(color = radio_show), size = 2, shape = 17) +
  # 选举选区位（按选举结果区分形状）
  geom_sf(data=df_2_sf, aes(shape = result), size = 3, color = "black") +
  # 图例与配色设置
  scale_fill_brewer(palette = "Set1", name = "电台节目类型") +
  scale_color_brewer(palette = "Set1", name = "电台节目类型") +
  scale_shape_manual(values = c(16, 4), name = "选举结果") +
  coord_sf() +
  theme_minimal() +
  theme(
    panel.grid.major = element_blank(),
    panel.background = element_rect(fill = "aliceblue"),
    axis.text = element_blank(),
    axis.title = element_blank()
  )

结果验证 #

运行完成后：

• df_merged结构和给出的期望结果一致，covered_by_radio_wave字段准确标识选区是否在覆盖范围内
• 生成的地图所有空间要素坐标对齐，可直观看到覆盖范围和选区的位置关系

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