2.5 地图 · Web Maps with leaflet

本章目标

完成本章后，你能够：

model 用「点 + 经纬度（lon/lat）」的空间心智模型组织数据，杜绝坐标颠倒
construct 用 addTiles() 铺底图，用 addMarkers() / addCircleMarkers() 叠加标记层
differentiate label（悬停轻提示）与 popup（点击详情卡）两种信息 affordance
encode 用 colorNumeric() / colorFactor() + addLegend() 把数据映射为颜色
build 用 sf + addPolygons() 做面上填色（choropleth-lite），并知道何时要除基数
orchestrate 图层控制、setView() / fitBounds() 取景，并保存可分享的地图部件

前置自测（≤5 分钟）

知道数据框「行 = 观测、列 = 变量」、会用 filter() 再继续；否则先回补 tidyverse 入门要求：

Check In：前置自测

quakes 是 R 自带数据（斐济附近 1000 次地震）：运行 head(quakes)，说出哪列是经度、哪列是纬度。
经度 178°E、纬度 20°S 在地球上是哪片海域？（答对恭喜，这就是本章主场。）

1. 空间心智模型：点，以及经纬度

网页地图的最小数据单位是点：一对坐标（经度 longitude = lng，纬度 latitude = lat）。

概念	常见写法	方向	直觉
经度	lng / lon / long	东西	相当于 x；负数 = 西经
纬度	lat	南北	相当于 y；负数 = 南纬

head(quakes)
# long ≈ 166–188（在斐济附近横跨国际日期变更线），lat ≈ -38 到 -10（南纬）→ 本章 1000 个地震点主场

高频错误：lng 与 lat 对调

addMarkers(lng = ~lat, lat = ~long) 不报错，只是把点画到完全错误的地方——§3 的 Check In 会让你亲手犯一次，终身免疫。

注记

leaflet 说的是 WGS84（EPSG:4326） 经纬度。GIS 数据若在其他坐标系（投影），先 sf::st_transform(x, 4326) 再进地图（§5 会用到）。

2. 底图：addTiles()

地图 = 底图（瓦片，tiles：服务器上的小图片拼成的画布）+ 你的数据层。先铺底图：

library(leaflet)

leaflet() |>                               # 最小地图：默认 OpenStreetMap 瓦片
  addTiles() |>
  setView(lng = 178, lat = -20, zoom = 4)

# 正式交付常换更「安静」的底图，好让数据当主角：
leaflet() |>
  addProviderTiles(providers$CartoDB.Positron) |>   # 浅色低干扰
  setView(lng = 178, lat = -20, zoom = 4)

注记

右下角的 attribution（版权行）随瓦片自动带上——正式交付别裁掉它。瓦片来自网络服务器：离线或内网受限环境下地图只剩灰底（§7 再回到这点）。

3. 标记层：addMarkers / addCircleMarkers

leaflet(data = quakes[1:200, ]) |>
  addTiles() |>
  addMarkers(lng = ~long, lat = ~lat,
             label = ~as.character(mag),            # 悬停：一个数
             popup = ~paste0("震级 ", mag, " · 深度 ", depth,
                             " km · 台站 ", stations))  # 点击：详情卡

affordance	触发	适合放什么
label	悬停	一个词、一个数——快速扫读
popup	点击	多字段结构化详情

图钉标记（markers）适合少量带名字的点；数据一多、还想让大小/颜色随数据变化，换矢量圆 addCircleMarkers()：

leaflet(data = quakes) |>
  addTiles() |>
  addCircleMarkers(lng = ~long, lat = ~lat,
                   radius = ~mag / 2,          # 半径随震级
                   stroke = FALSE, fillOpacity = 0.5)

注记

点数上千时，图钉标记会拖慢浏览器；可开聚合：addMarkers(clusterOptions = markerClusterOptions())，缩放时自动聚散。

Check In：故意把地图弄错

先渲 setView(lng = -122.4, lat = 37.8, zoom = 10)（旧金山）确认坐标感；再故意交换成 setView(lng = 37.8, lat = -122.4)，观察视角飞去了哪里。截图留档——这个 bug 值得见一次症状，胜过十次说教。

4. 用数据上色：colorNumeric / colorFactor + addLegend

连续数值 → 连续色阶（colorNumeric）；类别 → 离散色（colorFactor）。套路是先建「翻译器」（色板函数），再喂给颜色映射：

pal <- colorNumeric(palette = "viridis", domain = quakes$mag)

leaflet(quakes) |>
  addProviderTiles(providers$CartoDB.Positron) |>
  addCircleMarkers(lng = ~long, lat = ~lat, radius = 3,
                   color = ~pal(mag), stroke = FALSE, fillOpacity = 0.7,
                   popup = ~paste0("震级 ", mag)) |>
  addLegend(pal = pal, values = ~mag, opacity = 1, title = "震级")

# 类别上色：先把连续变量分箱，再映射离散色（colorFactor）
quakes$depth_band <- cut(quakes$depth, breaks = c(0, 200, 400, 700),
                         labels = c("浅层", "中层", "深层"))
pal_band <- colorFactor("Set1", domain = quakes$depth_band)
# 之后 color = ~pal_band(depth_band) + addLegend(pal = pal_band, values = ~depth_band)

注记

选口诀：数值连续→colorNumeric；类别→colorFactor；等宽分箱还有 colorBin。addLegend() 不是可选装饰——没有图例的颜色就是哑谜。

5. 面上填色：sf + addPolygons（choropleth-lite）

点之外的第二种空间单位是面（polygon）：行政区、流域、网格。sf 包内置的 nc 数据（北卡罗来纳 100 县，公共教学数据）是标准练习场：

library(sf)
nc <- st_read(system.file("shape/nc.shp", package = "sf"), quiet = TRUE) |>
  st_transform(4326)                       # leaflet 只认 WGS84

pal_nc <- colorNumeric("YlOrRd", domain = nc$SID79)

leaflet(nc) |>
  addProviderTiles(providers$CartoDB.Positron) |>
  addPolygons(weight = 1, color = "white",
              fillColor = ~pal_nc(SID79), fillOpacity = 0.7,
              highlightOptions = highlightOptions(weight = 3, bringToFront = TRUE),
              popup = ~paste0(NAME, " 县：SIDS ", SID79, " 例"))

高频误区：给「总量」上色

SID79 是计数：人多的县天然更多。想让读者看到风险而非人口规模，就除以基数（rate = SID79 / BIR79 * 1000，每千活产）再上色，原始数放进 popup。

Just Our Opinion

choropleth 的默认谎言是总量填色：你以为在讲疾病，其实在讲人口。动手前先自问「这块颜色代表强度还是规模」；想讲故事就归一，想保细节就把原始数交给 popup。底图同理——它从来不是中性背景：地名、边界、配色都是某个版本的地理叙事，正式交付前多换一个 provider 看一眼。

6. 图层控制与视角：addLayersControl / setView / fitBounds

图层（group）是地图的「目录」：底图单选、数据层多选，读者自己开关；视角（view）决定读者第一眼看到哪里：

m <- leaflet(quakes) |>
  addTiles(group = "OSM 默认") |>
  addProviderTiles(providers$CartoDB.Positron, group = "浅色底图") |>
  addCircleMarkers(lng = ~long, lat = ~lat, radius = ~mag / 2,
                   stroke = FALSE, fillOpacity = 0.5,
                   color = ~pal(mag), group = "地震点") |>
  addLayersControl(baseGroups = c("OSM 默认", "浅色底图"),
                   overlayGroups = c("地震点"),
                   options = layersControlOptions(collapsed = FALSE))

m |> setView(lng = 178, lat = -20, zoom = 5)                     # 定点定焦
m |> fitBounds(lng1 = 165, lat1 = -38, lng2 = 190, lat2 = -10)   # 恰好框住数据

注记

baseGroups 互斥单选，overlayGroups 可多选叠加；collapsed = FALSE 让控件常开（省读者一次点击）。取景即叙事：fitBounds() 交代全局，setView() 把镜头对准你要讲的那块。

7. 保存地图部件

leaflet 地图与 2.1 章的 plotly 部件同属 htmlwidgets，保存方式一致：

htmlwidgets::saveWidget(m, "quakes-map.html")   # 自包含单文件（权衡见 2.1 §5）

高频误区：以为存了就能离线看

部件里你的数据是内嵌的，但瓦片来自网络：断网打开只剩数据层和灰底。交付时要么声明「需联网」，要么走自托管瓦片方案（超出本章，见 leaflet 文档）。Quarto html 里 leaflet 输出会自动内嵌，无需另存。

Practice Exercise 1（copy 档）

复跑 §2 底图 + §3 前 200 个震点的 addMarkers() 图；再用 setView() 把视角移到你所在城市（自查经纬度）zoom = 10，与默认视角截图对比。

Practice Exercise 2（adapt 档）

给 §4 的 colorNumeric 图加三件事：① radius = ~mag / 2 映射；② §4 的深度分箱图层（colorFactor）作为第二图层；③ addLayersControl() 切换两个数据层与两种底图，最后 fitBounds() 框住全部震点。

Practice Exercise 3（create 档 · 禁 AI → AI 评审）

第一轮（禁用 AI）：把 §5 的 nc 地图改成「每千活产 SIDS 率」（SID79 / BIR79 * 1000）上色，popup 同时给出率与原始数，配 addLegend()。 第二轮（开放 AI）：只问 Posit Assistant 一个问题：「我的配色对色盲读者友好吗？给一个可验证的改法。」记录建议并实测修改前后你自己对色阶的分辨体验。

Capstone · 压轴项目

任务：「一页地图简报」。点数据（quakes 换一列变量，或自备 CSV：城市/门店/站点）或面数据（nc 换变量，或自备 shapefile）二选一，交付：① leaflet 地图：底图切换 + 数据图层 + 图例 + popup/label；② 视角控制：setView() 或 fitBounds()，并用一句话说明为什么这样取景；③ saveWidget() 独立 html；④ Quarto 简报一页：为什么这组信息值得用地图讲、色阶与半径的选择理由、坐标系与底图归因说明。

维度	达到	良好	卓越
空间心智	经纬度无颠倒	说明数据坐标系与 4326 的关系	取景（view/zoom）有明确叙事意图
视觉编码	颜色映射数值且有图例	色阶/半径选择有理由（连续 vs 分类）	声明色盲友好性与（choropleth）基数归一
交互设计	popup 或 label 可用	图层控制 + 底图切换就位	交互不过载：每个控件服务一个问题
发布边界	saveWidget 能独立打开	说明离线时底图失效的风险	提供静态截图 fallback 与归因说明

SOURCES · 来源映射

讲义节	素材	性质
全章结构、示例、练习、capstone、rubric	本项目	原创
`addTiles` / `addMarkers` / `addCircleMarkers` / `colorNumeric` / `addPolygons` / `addLayersControl` 等用法	Leaflet for R 官方文档 https://rstudio.github.io/leaflet/	引用
nc.shp 示例数据	sf 包内置北卡县界数据（公共教学数据）	数据

本章以 CC-BY-SA 4.0 发布。