Creación de mapas con {tmap}

Dr. Francisco Zambrano

Contenidos

¿Qué es {tmap}?
Un primer mapa básico
Arreglos de mapas
Estéticas del mapa
Configuración de color
Diseño del mapa
Mapas interactivos

1. ¿Qué es {tmap}?

Un paquete para tematic maps, que permite crear mapas atractivos con mínimo codigo.
Tiene la ventaja de crear mapas estáticos y interactivos con el mismo código.
Permite utilizar una amplia gamma de datos espaciales (ej, {raster}, {terra} y {sf})

1. ¿Qué es {tmap}?

El flujo básico de creación es primero utilizar la función tm_shape para indicar la data de entrada y luego un elemento de la capa que da el diseño.

library(tmap)
library(sf)
library(spData)

tm_shape(nz) +
  tm_fill()

2. Un primer mapa

tm_shape(nz) +
  tm_borders()

2. Un primer mapa

tm_shape(nz) +
  tm_fill() +
  tm_borders()

3. Arreglos de mapas {tmap}

map_nz <- tm_shape(nz) + 
  tm_polygons()

class(map_nz)

[1] "tmap"

3. Arreglos de mapas {tmap}

Podemos mezclar varios objetos y de diferente tipo.

library(spDataLarge)
map_nz1 <- map_nz +
  tm_shape(nz_elev) + 
  tm_raster(alpha = 0.7)

3. Arreglos de mapas {tmap}

Podemos mezclar varios objetos y de diferente tipo.

nz_water <- st_union(nz)
nz_water <- st_buffer(nz_water,22200) 
nz_water <- st_cast(nz_water,to = "LINESTRING")

map_nz2 = map_nz1 +
  tm_shape(nz_water) + 
  tm_lines()

map_nz3 = map_nz2 +
  tm_shape(nz_height) + tm_dots()

3. Arreglos de mapas {tmap}

Podemos mezclar varios objetos y de diferente tipo.

tmap_arrange(map_nz1, map_nz2, map_nz3)

4. Aesthetics

Grammar of graphics se enfoca en la estética (Aesthetics).
Hasta ahora hemos visto las estéticas por defecto de {tmap}.
Nosostros podemos varias la estética de los mapas en {tmap}
Hay dos principales tipos de aesthetics:}
- Los que cambian con los datos.
- Los que son constantes.
{tmap} acepta como argumento de estética una variable (basada en una columna) o un valor constante.
Las estéticas más comunmente usadas son para color de relleno y de borde, son color, transparencia, ancho de linea, que se setean con col, alpha, lwd y lty.

4. Aesthetics

ma1 = tm_shape(nz) + tm_fill(col = "red")
ma2 = tm_shape(nz) + tm_fill(col = "red", alpha = 0.3)
ma3 = tm_shape(nz) + tm_borders(col = "blue")
ma4 = tm_shape(nz) + tm_borders(lwd = 3)
ma5 = tm_shape(nz) + tm_borders(lty = 2)
ma6 = tm_shape(nz) + tm_fill(col = "red", alpha = 0.3) +
  tm_borders(col = "blue", lwd = 3, lty = 2)
tmap_arrange(ma1, ma2, ma3, ma4, ma5, ma6)

4. Aesthetics

¡Esto puede ser confuso!

Como en base R los argumentos pueden tener valor que varien (una variable).
Pero a diferencia de base R, {tmap} no acepta vectores numéricos como argumento.

Esto funciona

plot(st_geometry(nz), col = nz$Land_area)  # funciona

4. Aesthetics

Pero esto NO

tm_shape(nz) + tm_fill(col = nz$Land_area) # no funciona

En cambio, col (y otras estéticas que pueden variar, como lwd para líneas y size para capas de puntos) requiere una cadena de caracteres que nombre un atributo asociado con la geometría que se trazará.

head(nz)

Simple feature collection with 6 features and 6 fields
Geometry type: MULTIPOLYGON
Dimension:     XY
Bounding box:  xmin: 1568217 ymin: 5518431 xmax: 2089533 ymax: 6191874
Projected CRS: NZGD2000 / New Zealand Transverse Mercator 2000
           Name Island Land_area Population Median_income Sex_ratio
1     Northland  North 12500.561     175500         23400 0.9424532
2      Auckland  North  4941.573    1657200         29600 0.9442858
3       Waikato  North 23900.036     460100         27900 0.9520500
4 Bay of Plenty  North 12071.145     299900         26200 0.9280391
5      Gisborne  North  8385.827      48500         24400 0.9349734
6   Hawke's Bay  North 14137.524     164000         26100 0.9238375
                            geom
1 MULTIPOLYGON (((1745493 600...
2 MULTIPOLYGON (((1803822 590...
3 MULTIPOLYGON (((1860345 585...
4 MULTIPOLYGON (((2049387 583...
5 MULTIPOLYGON (((2024489 567...
6 MULTIPOLYGON (((2024489 567...

4. Aesthetics

tm_shape(nz) + 
  tm_fill(fill = "Land_area")

4. Aesthetics

Podemos cambiar el título de la leyenda

legend_title = expression("Area (km"^2*")")
tm_shape(nz) +
  tm_fill(col = "Land_area", title = legend_title) + 
  tm_borders()

5. Configuración del color

Como defino la leyenda de colores no es algo trivial. Muchos problemas de interpretación de resultados se generan por una mala visualización.
La configuración predeterminada de {tmap} usa pretty breaks.

Los argumentos:
- breaks permite manualmente ajustar los breaks
- n define el numéro de bin en el cual la variable es categorizada
- palette define el esquema de colores

5. Configuración del color

mcol1 <- tm_shape(nz) + tm_polygons(fill = "Median_income")
breaks = c(0, 3, 4, 5) * 10000
mcol2 <- tm_shape(nz) + tm_polygons(fill = "Median_income", breaks = breaks)
mcol3 <- tm_shape(nz) + tm_polygons(fill = "Median_income", n = 10)
mcol4 <- tm_shape(nz) + tm_polygons(fill = "Median_income", palette = "BuGn")
tmap_arrange(mcol1,mcol2,mcol3,mcol4,nrow = 1)

5. Configuración del color

Podemos modificar la escala de colores con el argumento breaks
Además de poder cambiar los breaks de forma manual {tmap} permite usar algorítmos para definir la escala.

Los seis más utilizados algorítmos son:
- style = "pretty", la configuración predeterminada, redondea los breaks en números enteros cuando sea posible y los espacia uniformemente;
- style = "equal" divide los valores de entrada en contenedores de igual rango y es apropiado para variables con una distribución uniforme ;
- style = "quantile" asegura que el mismo número de observaciones caiga en cada categoría ;
- style = "jenks" identifica grupos de valores similares en los datos y maximiza las diferencias entre categorías;
- style = "cont" (y “order”) presentan una gran cantidad de colores sobre campos de color continuos y son particularmente adecuados para rásteres continuos (“order” puede ayudar a visualizar distribuciones sesgadas);
- style = "cat" fue diseñado para representar valores categóricos y asegura que cada categoría reciba un color único.

5. Configuración del color

mcol5 <- tm_shape(nz) + 
  tm_polygons(col = "Median_income", style="pretty")
mcol6 <- tm_shape(nz) + 
  tm_polygons(col = "Median_income", style="equal")
mcol7 <- tm_shape(nz) + 
  tm_polygons(col = "Median_income", style="quantile")
mcol8 <- tm_shape(nz) + 
  tm_polygons(col = "Median_income", style="jenks")
mcol9 <- tm_shape(nz_elev) + 
  tm_raster(col = "elevation", style="cont")
mcol10 <- tm_shape(nz) + 
  tm_polygons(col = "Island", style="cat")

5. Configuración del color

tmap_arrange(mcol5,mcol6,mcol7,mcol8,mcol9,mcol10,ncol=3)

5. Configuración del color

¿Qué paleta de color usar?

se puede modificar cambiar el argumento palette
Una ayuda para seleccionar paleta tmaptools::palette_explorer()
con el signo - antes del nombre de la paleta la invierte.
Hey tres grupos de paletas:
- categorical: variables categóricas ej., landcover
- sequencial: variable continuas, sigue un gradiente, por ejemplo de claro a oscuro
- diverging: variable continua, une dos paletas sequencial

6. Map layout (Diseño)

El diseño del mapa se refiere a la combinación de todos los elementos del mapa en un mapa armónico
Flecha norte y escala

map_nz + 
  tm_compass(type = "8star", position = c("left", "top")) +
  tm_scale_bar(breaks = c(0, 100, 200), text.size = 1)

6. Map layout (Diseño)

El argumento tm_layout permite ajustar varios aspectos de diseño (?tm_layout).

mnz1 <- map_nz + tm_layout(title = "New Zealand")
mnz2 <- map_nz + tm_layout(scale = 5)
mnz3 <-map_nz + tm_layout(bg.color = "lightblue")
mnz4 <-map_nz + tm_layout(frame = FALSE)
tmap_arrange(mnz1,mnz2,mnz3,mnz4)

6. Map layout (Diseño)

Algunos argumentos

Ancho del marco (frame.lwd) y la opción para permitir doble linea (frame.double.line)
Configuración de los margenes outer.margin y inner.margin
Configuración del tipo de letra fontface y fontfamily
Leyenda legend.show (mostra o no la leyenda) legend.only (omitir el mapa) y legend.outside (poner la leyenda fuera del mapa), legend.position para ubicar la leyenda en un posición dada
Color por defecto de la capas aesthetic (aes.color), atributos del mapa como el marco (attr.color)
Control del color sepia.intensity (que tan amarillo el mapa luce) y saturación (a color-grayscale)

6. Map layout (Diseño)

Ancho del marco frame.lwd

tm_shape(nz) + 
  tm_fill(col = "Land_area") + 
  tm_borders() +
  tm_layout(frame.lwd=5)

6. Map layout (Diseño)

Margen interior inner.margins

tm_shape(nz) + 
  tm_fill(col = "Land_area") + 
  tm_borders() +
  tm_layout(inner.margins = 0.2)

6. Map layout (Diseño)

No incluir la legenda legend.show

tm_shape(nz) + 
  tm_fill(col = "Land_area") + 
  tm_borders() +
  tm_layout(legend.show = FALSE)

6. Map layout (Diseño)

Posición de la leyenda legend.position

tm_shape(nz) + 
  tm_fill(col = "Land_area") + 
  tm_borders() +
  tm_layout(legend.position = c("right","bottom"))

6. Map layout (Diseño)

Efecto sepia sepia.intensity

tm_shape(nz) + 
  tm_fill(col = "Land_area") + 
  tm_borders() +
  tm_layout(sepia.intensity = .5)

6. Map layout (Diseño)

Efecto saturación saturation

tm_shape(nz) + 
  tm_fill(col = "Land_area") + 
  tm_borders() +
  tm_layout(saturation = .2)

6. Map layout (Diseño)

Color por defecto attr.color

tm_shape(nz) + 
  tm_fill(col = "Land_area") + 
  tm_borders(col='red') +
  tm_layout(attr.color = 'red')

6. Map layout (Diseño)

Tambien {tmap} tiene algunos estilos predefinidos que modifican el diseño completo del mapa con la función tm_style.

tm_shape(nz) + 
  tm_fill(col = "Land_area") + 
  tm_borders(col='red') +
  tm_style('bw')

6. Map layout (Diseño)

Tambien {tmap} tiene algunos estilos predefinidos que modifican el diseño completo del mapa con la función tm_style.

tm_shape(nz) + 
  tm_fill(col = "Land_area") + 
  tm_borders(col='red') +
  tm_style('classic')

6. Map layout (Diseño)

Tambien {tmap} tiene algunos estilos predefinidos que modifican el diseño completo del mapa con la función tm_style.

tm_shape(nz) + 
  tm_fill(col = "Land_area") + 
  tm_borders(col='red') +
  tm_style('cobalt')

6. Map layout (Diseño)

Tambien {tmap} tiene algunos estilos predefinidos que modifican el diseño completo del mapa con la función tm_style.

tm_shape(nz) + 
  tm_fill(col = "Land_area") + 
  tm_borders(col='red') +
  tm_style('bw')

7. Mapas interactivos

El lanzamiento del paquete {leaflet} en 2015 revolucionó la creación de mapas interactivos en R.
De {leaflet} derivaron otros paquetes {leaflet.extras}, {mapview} y {tmap}
Una característica especial de {tmap} es que permite crear mapas estáticos e interactivos usando el mismo código.
Los mapas pueden verse de forma interactiva en cualquier momento configurando {tmap} en modo view
- tmap_mode("view").

7. Mapas interactivos

tmap_mode("view")
tm_shape(nz) + 
  tm_polygons()

7. Mapas interactivos

Podemos especificar el mapa base con tm_basemap

tmap_mode("view")
tm_shape(nz) + 
  tm_polygons() + 
  tm_basemap(server = "OpenTopoMap")

7. Mapas interactivos

También funciona con facets

world_coffee <-  merge(world, coffee_data, by = "name_long")
facets = c("coffee_production_2016", "coffee_production_2017")
tm_shape(world_coffee) + 
  tm_polygons(facets) + 
  tm_facets(ncol = 2, sync = TRUE)

7. Mapas interactivos

para volver a modo tmap estático tmap_mode("plot")