RSocialScience by Japhilko

Das Paket `ggplot2`

Entwickelt von Hadley Wickham
Viele Informationen unter:
http://ggplot2.org/
Den Graphiken liegt eine eigene Grammitik zu Grunde

Das Paket `ggplot2` installieren und laden

Basiseinführung ggplot2

install.packages("ggplot2")

library(ggplot2)

Der `diamonds` Datensatz

head(diamonds)

carat	cut	color	clarity	depth	table	price	x	y	z
0.23	Ideal	E	SI2	61.5	55	326	3.95	3.98	2.43
0.21	Premium	E	SI1	59.8	61	326	3.89	3.84	2.31
0.23	Good	E	VS1	56.9	65	327	4.05	4.07	2.31
0.29	Premium	I	VS2	62.4	58	334	4.20	4.23	2.63
0.31	Good	J	SI2	63.3	58	335	4.34	4.35	2.75
0.24	Very Good	J	VVS2	62.8	57	336	3.94	3.96	2.48

Wie nutzt man `qplot`

qplot wird für schnelle Graphiken verwendet (quick plots)
bei ggplot kann man alles bis ins Detail kontrollieren

# histogram
qplot(depth, data=diamonds)

Ein Balkendiagramm

qplot(cut, depth, data=diamonds)

Ein weiteres Balkendiagramm

qplot(factor(cyl), data=mtcars,geom="bar")

Boxplot

qplot(data=diamonds,x=cut,y=depth,geom="boxplot")

Scatterplot

# scatterplot
qplot(carat, depth, data=diamonds)

Farbe hinzu:

qplot(carat, depth, data=diamonds,color=cut)

Trendlinie hinzufügen

myGG<-qplot(data=diamonds,x=carat,y=depth,color=carat) 
myGG + stat_smooth(method="lm")

Graphik drehen

qplot(factor(cyl), data=mtcars, geom="bar") + 
coord_flip()

Wie nutzt man ggplot

die aestetics:

ggplot(diamonds, aes(clarity, fill=cut)) + geom_bar()

Farben selber wählen

Es wird das Paket RColorBrewer verwendet um die Farbpalette zu ändern

install.packages("RColorBrewer")

library(RColorBrewer)
myColors <- brewer.pal(5,"Accent")
names(myColors) <- levels(diamonds$cut)
colScale <- scale_colour_manual(name = "cut",
                                values = myColors)

http://stackoverflow.com/questions/6919025/

Eine Graphik mit den gewählten Farben

p <- ggplot(diamonds,aes(carat, depth,colour = cut)) + 
  geom_point()
p + colScale

Speichern mit ggsave

ggsave("Graphik.jpg")

Verschiedene Kartentypen

Arten von räumlichen Daten:

Das R-paket ggmap wird im folgenden genutzt um verschiedene Kartentypen darzustellen.

Mit qmap kann man eine schnelle Karte erzeugen.

Straßenkarten

Straßenkarte werden sehr häufig verwendet.
Diese Karten zeigen Haupt- und Nebenstraßen (abhängig vom Detail)
oft sind auch weitere Informationen enthalten. Wie beispielsweise Flughäfen, Städte, Campingplätze oder andere Orte von Interesse
Beispiel einer Straßenkarte für Mannheim.

Installieren des Paketes

Zur Erstellung der Karten brauchen wir das Paket ggmap:

devtools::install_github("dkahle/ggmap")
devtools::install_github("hadley/ggplot2")
install.packages("ggmap")

Paket ggmap - Hallo Welt

Um das Paket zu laden verwenden wir den Befehl library

library(ggmap)

Und schon kann die erste Karte erstellt werden:

qmap("Mannheim")

Karte für eine Sehenswürdigkeit

BBT <- qmap("Berlin Brandenburger Tor")
BBT

Karte für einen ganzen Staat

qmap("Germany")

Wir brauchen ein anderes zoom level

Ein anderes zoom level

level 3 - Kontinent
level 10 - Stadt
level 21 - Gebäude

qmap("Germany", zoom = 6)

Hilfe bekommen wir mit dem Fragezeichen

?qmap

Verschiedene Abschnitte in der Hilfe:

Description
Usage
Arguments
Value
Author(s)
See Also
Examples

Die Beispiele in der Hilfe

Ausschnitt aus der Hilfe Seite zum Befehl qmap:

qmap
Example

Das Beispiel kann man direkt in die Konsole kopieren:

# qmap("baylor university")
qmap("baylor university", zoom = 14)

# und so weiter

Ein anderes zoom level

qmap("Mannheim", zoom = 12)

Näher rankommen

qmap('Mannheim', zoom = 13)

Ganz nah dran

qmap('Mannheim', zoom = 20)

ggmap - maptype satellite

qmap('Mannheim', zoom = 14, maptype="satellite")

ggmap - maptype satellite zoom 20

qmap('Mannheim', zoom = 20, maptype="hybrid")

ggmap - maptype hybrid

qmap("Mannheim", zoom = 14, maptype="hybrid")

Terrain/physical maps

Aus Physischen Karten kann man Informationen über Berge, Flüsse und Seen ablesen.
Farben werden oft genutzt um Höhenunterschiede zu visualisieren

ggmap - terrain map

qmap('Schriesheim', zoom = 14,maptype="terrain")

Abstrahierte Karten)

New
York

Abstraktion wird genutzt um nur essentielle Informationen zu zeigen.
Bsp. U-Bahn Karten - wichtig sind Richtungen und wenig Infos zur Orientierung
Nun kommen Karten, die sich als Hintergrund eignen.

ggmap - maptype watercolor

qmap('Mannheim', zoom = 14,maptype="watercolor",source="stamen")

ggmap - source stamen

qmap('Mannheim', zoom = 14,
 maptype="toner",source="stamen")

ggmap - maptype toner-lite

qmap('Mannheim', zoom = 14,
 maptype="toner-lite",source="stamen")

ggmap - maptype toner-hybrid

qmap('Mannheim', zoom = 14,
 maptype="toner-hybrid",source="stamen")

ggmap - maptype terrain-lines

qmap('Mannheim', zoom = 14,
 maptype="terrain-lines",source="stamen")

Graphiken speichern

RstudioExport

ggmap - ein Objekt erzeugen

<- ist der Zuweisungspfeil um ein Objekt zu erzeugen
Dieses Vorgehen macht bspw. Sinn, wenn mehrere Karten nebeneinander gebraucht werden.

MA_map <- qmap('Mannheim', 
               zoom = 14,
               maptype="toner",
               source="stamen")

Geokodierung

Geocoding (…) uses a description of a location, most typically a postal address or place name, to find geographic coordinates from spatial reference data …

Wikipedia - Geocoding

library(ggmap)
geocode("Mannheim",source="google")

lon	lat
8.463182	49.48608

Latitude und Longitude

LatLon

http://modernsurvivalblog.com

Koordinaten verschiedener Orte in Deutschland

cities	lon	lat
Hamburg	9.993682	53.55108
Koeln	6.960279	50.93753
Dresden	13.737262	51.05041
Muenchen	11.581981	48.13513

Reverse Geokodierung

Reverse geocoding is the process of back (reverse) coding of a point location (latitude, longitude) to a readable address or place name. This permits the identification of nearby street addresses, places, and/or areal subdivisions such as neighbourhoods, county, state, or country.

Quelle: Wikipedia

revgeocode(c(48,8))

## [1] "Unnamed Road, Somalia"

Die Distanz zwischen zwei Punkten

mapdist("Q1, 4 Mannheim","B2, 1 Mannheim")

##             from             to   m    km     miles seconds  minutes
## 1 Q1, 4 Mannheim B2, 1 Mannheim 749 0.749 0.4654286     215 3.583333
##        hours
## 1 0.05972222

mapdist("Q1, 4 Mannheim","B2, 1 Mannheim",mode="walking")

##             from             to   m    km     miles seconds minutes  hours
## 1 Q1, 4 Mannheim B2, 1 Mannheim 546 0.546 0.3392844     423    7.05 0.1175

Eine andere Distanz bekommen

mapdist("Q1, 4 Mannheim","B2, 1 Mannheim",mode="bicycling")

##             from             to   m    km    miles seconds  minutes
## 1 Q1, 4 Mannheim B2, 1 Mannheim 555 0.555 0.344877     215 3.583333
##        hours
## 1 0.05972222

Geokodierung - verschiedene Punkte von Interesse

POI1 <- geocode("B2, 1 Mannheim",source="google")
POI2 <- geocode("Hbf Mannheim",source="google")
POI3 <- geocode("Mannheim, Friedrichsplatz",source="google")
ListPOI <-rbind(POI1,POI2,POI3)
POI1;POI2;POI3

##        lon      lat
## 1 8.462844 49.48569

##        lon      lat
## 1 8.469879 49.47972

##        lon      lat
## 1 8.475754 49.48304

Punkte in der Karte

MA_map +
geom_point(aes(x = lon, y = lat),
data = ListPOI)

Punkte in der Karte

MA_map +
geom_point(aes(x = lon, y = lat),col="red",
data = ListPOI)

ggmap - verschiedene Farben

ListPOI$color <- c("A","B","C")
MA_map +
geom_point(aes(x = lon, y = lat,col=color),
data = ListPOI)

ggmap - größere Punkte

ListPOI$size <- c(10,20,30)
MA_map +
geom_point(aes(x = lon, y = lat,col=color,size=size),
data = ListPOI)

Eine Route von Google maps bekommen

from <- "Mannheim Hbf"
to <- "Mannheim B2 , 1"
route_df <- route(from, to, structure = "route")

Mehr Information

http://rpackages.ianhowson.com/cran/ggmap/man/route.html

Eine Karte mit dieser Information zeichnen

qmap("Mannheim Hbf", zoom = 14) +
  geom_path(
    aes(x = lon, y = lat),  colour = "red", size = 1.5,
    data = route_df, lineend = "round"
  )

Wie fügt man Punkte hinzu

Nutzung von geom_point
Frage auf stackoverflow

Bubbles auf einer Karte

http://i.stack.imgur.com

Cheatsheet

Cheatsheet zu data visualisation

https://www.rstudio.com/

Cheatsheet

Resourcen und Literatur

Artikel von David Kahle und Hadley Wickham zur Nutzung von ggmap.
Schnell eine Karte bekommen
Karten machen mit R
Problem mit der Installation von ggmap

Take Home Message

Was klar sein sollte:

Wie man eine schnelle Karte erzeugt
Wie man geokodiert
Wie man eine Distanz berechnet

Das Paket ggplot2

Das Paket ggplot2 installieren und laden

Der diamonds Datensatz

Wie nutzt man qplot

Ein Balkendiagramm

Ein weiteres Balkendiagramm

Boxplot

Scatterplot

Farbe hinzu:

Trendlinie hinzufügen

Graphik drehen

Wie nutzt man ggplot

Farben selber wählen

Eine Graphik mit den gewählten Farben

Speichern mit ggsave

Links

Verschiedene Kartentypen

Straßenkarten

Installieren des Paketes

Paket ggmap - Hallo Welt

Karte für eine Sehenswürdigkeit

Karte für einen ganzen Staat

Ein anderes zoom level

Hilfe bekommen wir mit dem Fragezeichen

Die Beispiele in der Hilfe

Ein anderes zoom level

Näher rankommen

Ganz nah dran

ggmap - maptype satellite

ggmap - maptype satellite zoom 20

ggmap - maptype hybrid

Terrain/physical maps

ggmap - terrain map

Abstrahierte Karten)

ggmap - maptype watercolor

ggmap - source stamen

ggmap - maptype toner-lite

ggmap - maptype toner-hybrid

ggmap - maptype terrain-lines

Graphiken speichern

ggmap - ein Objekt erzeugen

Geokodierung

Latitude und Longitude

Koordinaten verschiedener Orte in Deutschland

Reverse Geokodierung

Die Distanz zwischen zwei Punkten

Eine andere Distanz bekommen

Geokodierung - verschiedene Punkte von Interesse

Punkte in der Karte

Punkte in der Karte

ggmap - verschiedene Farben

ggmap - größere Punkte

Eine Route von Google maps bekommen

Eine Karte mit dieser Information zeichnen

Bubbles auf einer Karte

Cheatsheet

Resourcen und Literatur

Take Home Message

Das Paket `ggplot2`

Das Paket `ggplot2` installieren und laden

Der `diamonds` Datensatz

Wie nutzt man `qplot`