Cartographie avec R - Baptiste Coulmont

1 Cartographie avec RBaptiste Coulmont16 septembre 2010 IntroductionCe document est `a consid erer comme une introduction `a certaines formesde Cartographie avec le logiciel R. Je suppose ici que l installation de celogiciel est d ej`a r ealis ee sur votre ordinateur et que vous en connaissez lefonctionnement de base (comme l installation des packages).Je vais essayer, dans ce document, de pr esenter deux usages cartogra-phiques. Dans la premi`ere partie, l on s int eresse aux coordonn ees g eogra-phiques pr ecises, `a la longitude et `a la latitude des donn ees repr esent la deuxi`eme partie ce sont moins les coordonn ees pr ecises que desdiff erences entre lieux qui nous int n ecris pas, ici, en g eographe, mais en sociologue. Les diff erences sontsubtiles, mais une g eographe pourra etre surprise par mon traitement cava-lier de l espace. Qu elle ne s en offusque Une carte de FranceNous allons commencer par placer, sur une carte de France, la capitale,Paris.

2 La premi`ere chose `a faire est de r ecup erer un fonds de carte. L Institutg eographique national donne acc`es gratuitement `a un fichier, GEOFLAD epartements , qui va nous suffire ici. Il faut le t el echarger allez donc t el echarger le fichier plac e sous le lien suivant : T el echargerGEOFLAR D epartements (format Shapefile) (zip de 1,1 Mo) . Fin 2010,l adresse etait celle-ci : format Shapefile est compris par R. Je ne d ecrirai pas ici la structured un tel Un premier exemple. La France m etropolitainelibrary(maptools}france<-re adShapeSpatial(" ",proj4string=CRS("+proj=longlat"))plot( france)Les instructions pr ec edentes demandent `a R de charger le package map-tools (que vous avez d ej`a install e), puis de mettre dans l objet france lesinformations contenues dans le fichier shapefile, en utilisant une certaine pro-jection. Enfin, l on demande `a R de dessiner l objet france . Comme vous leconstaterez, la Guyane et d autres d epartements d outre-mer sont dessin allons nous concentrer sur la France m etropolitaine.)

3 Les instructionssuivantes limitent ce qui est dessin e `a une seule partie de l objet, ce quidonne la carte (france,xlim=c(1,4),ylim=c( ,51))Pla cons maintenant Paris sur cette carte. Les coordonn ees longitude et latitude s expriment de mani`ere d ecimale (pas en degr es et minutes).L instruction points ajoute un point `a la carte pr ec edente (un point rouge).Cela donne la carte ( , ,pch=20,col="red",cex=2) Paris en rouge sur la France m etropolitaineNous venons de placer un point, un seul. Il est bien sur possible de placerun grand nombre de points sur une telle carte. Je dispose par exemple d unes erie d adresses g eolocalis ees de lieux de culte en banlieue parisienne, dansun objet eglises , sous la forme suivante :lon lat1 vais donc faire la chose suivante. Demander `a R de dessiner Paris etsa banlieue uniquement, puis y ajouter les six douzaines d adresses dont jedispose. Deux instructions suffisent `a g en erer la carte (france,xlim=c( , ),ylim=c( , ))points(eglises$lon,eglises$lat,pch=20, col="red")Comme vous pouvez le constater, la r ealisation de cartes peut etre tr`es economique : quelques lignes de code suffisent `a produire des r esultats qui nesont peut- etre pas imm ediatement utilisables dans une publication, mais quipermettent d avancer dans le raisonnement.

4 Dans mes cartes, notamment,manquent les l egendes. Ce point sera abord e plus Une soixantaine d eglises en banlieue de Travailler au niveau microlocal avec OpenStreetMapNous allons maintenant poursuivre notre exploration cartographique ens int eressant non plus seulement aux fronti`eres administratives, mais en es-sayant de donner du corps `a l espace dessin e. Dans certaines circonstances,il peut etre int eressant de conna tre l el evation. En r egion parisienne, ou enville, pouvoir dessiner le r eseau des rues ou des parcs apporte des informa-tions synth etiques toujours int `a r ecemment, trouver un fonds de carte g eolocalis e comprenant lesrues, routes, autoroutes et voies ferr ees etait hors de prix. D esormais, pourune partie du territoire fran cais (principalement les grandes villes), il existedes donn ees d acc`es libre. Ces donn ees ne sont pas les plus fiables au monde,mais, pour de nombreux traitements non critiques , ca s agit d extraits du projet OpenStreetMap.

5 On trouve ainsi une cartede la France (avec les fronti`eres administratives) sur cloudmade :http faut t el echarger le fichier : On trouve aussi, ailleurs,une carte des principales rues, routes, autoroutes.. d Ile de France :http faut t el echarger la carte de l Ile de France : ce qui suit, les shapefiles de l Ile de France suffiront. Une Une carte avec des rues et des voies ferr eest el echarg e depuis geofabrik , voici ce qu il faut faire :routesidf<-readShapeLines("ile-de- ",proj4string=CRS("+proj=longlat"))L instructionsummary(routesidf)donne une id ee de la structuration de l la carte n 3, il est possible, maintenant, d ajouter certaines routes,rues et voies gr ace `a l instruction suivante. L on demande ici de tracer, avecune epaisseur de deux points (lwd=2), en gris clair (col= lightgray ), ce qui,dans l objet routesidf , correspond aux voies primaires , ici les boulevardset (routesidf[routesidf$type=="primary",],a dd=TRUE,lwd=2,col="lightgray")De m eme, en rempla cant primary par secondary , il est possible detracer les routes secondaires.

6 Trainsidf<-readShapeLines(" ",5proj4string=CRS("+proj=longlat"))plot (trainsidf[trainsidf$type=="rail",],add= TRUE,lwd=1,col="burlywood")La carte 4 a et e g en er ee, finalement, avec les instructions suivantes :plot(france,xlim=c( , ),ylim=c( , ),lwd=2)plot(routesidf[routesidf$type==" secondary",],add=TRUE,lwd=2,col="lightgr ay")plot(routesidf[routesidf$type=="prim ary",],add=TRUE,lwd=2,col="lightgray")pl ot(trainsidf[trainsidf$type=="rail",],ad d=TRUE,lwd=1,col="burlywood3")points(egl ises$lon,eglises$lat,pch=20,col="red")2 Repr esenter des donn ees statistiques dans l es-paceDans cette partie, le but est de repr esenter, sur le territoire fran cais, desdiff erences entre d epartements. Pr ecisons de suite que, le plus fr equemment,Philcarto est plus simple d utilisation que R. Mais l on a parfois besoin detraitements automatis es que Philcarto, `a ma connaissance, ne permet pasaussi Le Package maps Puisque ce document est un tutoriel, nous allons ici explorer un nouveaupackage, maps , qui contient une carte correcte de la France m etropolitaine,par d epartements.

7 Mais en toute honn etet e, il est possible de passer pardessus cette section pour aller, directement, `a la sous-partie suivante. Lepackage maps est en effet un peu instructions suivantes installent le package, placent la carte de Francedans un objet, ici france et donnent la liste des noms des d ("maps")library(maps)france<-map(databas e="france")france$namesLes auteurs du fonds de carte ont eu l id ee etrange, de mon point devue, d utiliser les noms des d epartements comme identificateur, et non pasleur num ero. Or les donn ees dont on dispose, en France, vont beaucoupplus souvent indiquer 59 pour le Nord que le nom. De plus, ces noms ded epartements, dans le fonds de carte du package maps , sont list es du Nordvers le Sud, en ne suivant pas du tout l ordre alphab etique (plus ou moins Un premier exemple avec le package maps base de l etablissement des num eros de d epartement). Enfin, un bon nombred enclaves, d exclaves, d sont indiqu ees (avec leur rattachement `a und epartement).

8 La premi`ere t ache, donc, si vous souhaitez utiliser ce package,est soit de renommerfrance$names, soit d ajouter les noms `a vos donn commen cons par un exemple :dpt2001<-c("Ain","Marne","Nord","Charen te")col2001<-c(1,2,3,5)match <- (france,dpt2001)color <- col2001[match]map(database="france", fill=TRUE, col=color)Dans la carte n 5 l exclave du Nord est colori ee en vert (zoomez si vousne me croyez pas), et les les (R e et Ol eron) au large de la Charente-Maritimeen bleu. Et comme l on n a pas et e strict , R a compris qu il fallait colorierCharente, et Charente-Maritime de la m eme couleur. Donc, plut ot quematch< (france,dpt2001)pensez `a utiliser :match< (france,dpt2001,exact=TRUE)Dans les lignes qui suivent, nous allons construire une carte du d ebut `ala ai du cr eer un fichier, qui a pour premi`ere co-lonne le nom du d epartement avec l orthographe de l objet france du pa-ckage maps. Ce fichier est disponible En 2004, o`u sont n es les Ewen http que des faussesdonn ees concernant le nombre de b eb es nomm es Ewen en 2004http donn ees, appel ees ewen, sont structur ees ainsiNOMBRE DPT10 0112 95Il faut associer le nom du d epartement au num ero que l on trouve dansles donn ees `a analyser.

9 L instruction, un peu absconse, est :ewen$nomdpt<-ewen$DPT[nomsdepartements$ nom[match( (ewen$DPT),nomsdepartements$numero)]]mat che< (france,ewen$nomdpt,exact=TRUE) <-function(n) gray(rev(0:(n-1) )/n)colors< (max(ewen$NOMBRE))[ewen$NOMBRE[matche]]m ap(database="france", fill=TRUE,col=colors,resolution=0) Les r egions de France m etropolitaineNormalement, vous devriez voir appara tre quelque chose comme la carten 6, page Avec le package maptoolsRevenons au package maptools pour faire la m eme chose que pr ec e-demment, et plus simplement il s av`ere. Commen cons par t el echarger unshapefile utilisable1. Prenons, `a l adressehttp ?idDoc=6185462le fichier T el echarger GEOFLAR D epartements (format Shapefile) (zip de449 Ko) donn ees utilisent des coordonn ees et une projection sp ecifique, (maptools)departements<-readShapeSpatial (" ")summary(departements)plot(departements )1 Pour des raisons etranges que je ne comprends pas, le shapefile de l IGN que j utilisedans la section 1 semble avoir un probl` vous pouvez le constater apr`es l instructionsummary, cet objetcomporte le nom du chef lieu de chaque d epartement, mais aussi les coor-donn ees des centro des.

10 Les r egions sont aussi indiqu ees. L instructionplot(departements,col= (departements$CODE_REG))va donc g en erer une carte en couleur des r egions de France (voir la carten 7, page 9).On utilise les m emes donn ees que dans la section pr ec edente `a savoirl objet nomm e ewen , comprenant le nombre de naissances de b eb es nomm esEwen en 2004. Les donn ees (fictives) se trouvent icihttp instructions suivantes donnent une carte similaire `a la carte 6. Maisparce que, dans les donn ees GEOFLA de l IGN, les d epartements ont d ej`aleurs num ero, les instructions sont quand m eme plus < (" ",sep=";",header=TRUE)test<-match(depart ement$CODE_DEPT,ewen$DPT)couleurs<-ewen$ NOMBRE[test]/max(ewen$NOMBRE)couleurs[ (couleurs)] <- 0plot(departements,col=gray(1-couleurs)) C est l instructionmatchqui est ici la plus importante : c est par elleque le lien se fait entre l objet cartographique departement et l objet sta-tistique, ewen.