R 快速入门¶
R 是一款用于数据统计和图形运算的自由软件环境。
本文演示：
- 使用 R 进行简单算数运算。
- 读取 shp 文件并生成地图。
- 执行坐标转换。
- 在地图中投出数据点。
启动 R¶
- 从 Spatial Tools 菜单选择
R Statistics启动一个命令行窗口。
或者：
- 在命令行窗口输入
R。
若您对命令行环境不熟悉，使用上下键调出以前输入的命令可以方便地修改错误。若因为持续运算导致不能执行输入，点击 CTRL-C 即可。
退出 R¶
几乎 R 中所有的功能都是一个函数，包括退出。输入 q() 并回车退出。若输入 q 会显示 q 函数的源码。
系统将询问是否要将数据保存。从一个有 .RData 文件的目录启动 R 将读取全部的数据。
R 基本操作¶
R 是一个命令行程序，但也有图形界面可用。在命令行输入一个命令，R 将解释执行并输出结果。
例如简单算数
> 3*2
[1] 6
> 1 + 2 * 3 / 4
[1] 2.5
> sqrt(2)
[1] 1.414214
> pi * exp(-1)
[1] 1.155727
基本的算数、三角和统计分析运算都可以执行。另有数千种扩展功能由 CRAN 提供。
R 中基本的命令提示符为 > 。+ 表示进一步输入的提示。比如用户忘记关闭括号时会显示该提示符。
> sqrt(
+ 2
+ )
[1] 1.414214
创建数据¶
You might be wondering what the mysterious ‘one’ in square brackets is doing in the output. This is telling you that the result is one number. R can store things in one-dimensional vectors, two-dimensional matrices, and multi-dimensional arrays. There are many functions that can generate these things. Here’s a simple sequence: 您可能会好奇前述开方输出前面的“[1]”是什么符号。这个标记在此处表示结果只有一个数值。R 可以存储一维、二维及多维的数列和矩阵。下面是一个简单的等差数列：
> seq(1,5,len=10)
[1] 1.000000 1.444444 1.888889 2.333333 2.777778 3.222222 3.666667 4.111111
[9] 4.555556 5.000000
此处 [9] 表示 4.555 是数列中第 9 个数。
创建二维矩阵将得到行列标记：
> m=matrix(1:12,3,4)
> m
[,1] [,2] [,3] [,4]
[1,] 1 4 7 10
[2,] 2 5 8 11
[3,] 3 6 9 12
矩阵中的元素可以以行列号标示获取，只取行或列将得到低维矩阵或向量。使用行列号范围可以取矩阵的一部分。
> m[2,4]
[1] 11
> m[2,]
[1] 2 5 8 11
> m[,3:4]
[,1] [,2]
[1,] 7 10
[2,] 8 11
[3,] 9 12
Data frame 数据表模型是类似 Postgres 或 MySQL 等关系数据库的数据模型。每行为一个记录，每列为一个字段。每个字段的数据类型对所有记录必须一致。
该模型的操作同一般矩阵类似，但字段可以以 $-notation 命令标注名称：
> d = data.frame(x=1:10,y=1:10,z=runif(10)) # z is 10 random numbers
> d
x y z
1 1 1 0.44128080
2 2 2 0.09394331
3 3 3 0.51097462
4 4 4 0.82683828
5 5 5 0.21826740
6 6 6 0.65600533
7 7 7 0.59798278
8 8 8 0.19003625
9 9 9 0.24004866
10 10 10 0.35972749
> d$z
[1] 0.44128080 0.09394331 0.51097462 0.82683828 0.21826740 0.65600533
[7] 0.59798278 0.19003625 0.24004866 0.35972749
> d$big = d$z > 0.6 # d$big is now a boolean true/false value
> d[1:5,]
x y z big
1 1 1 0.44128080 FALSE
2 2 2 0.09394331 FALSE
3 3 3 0.51097462 FALSE
4 4 4 0.82683828 TRUE
5 5 5 0.21826740 FALSE
> d$name = letters[1:10] # create a new field of characters
> d[1:5,]
x y z big name
1 1 1 0.44128080 FALSE a
2 2 2 0.09394331 FALSE b
3 3 3 0.51097462 FALSE c
4 4 4 0.82683828 TRUE d
5 5 5 0.21826740 FALSE e
读取地图数据¶
R 包含了大量处理空间操作和空间统计的功能。其中一部分包含在基本系统中，另一些由 CRAN 提供。
这里读取两个 shp 文件，分别是 Natural Earth 数据集中的国境线和主要居民点。以下两个软件包在这里提供所需的空间操作能力：
> library(sp)
> library(maptools)
> countries = readShapeSpatial("/usr/local/share/data/natural_earth2/ne_10m_admin_0_countries.shp")
> places = readShapeSpatial("/usr/local/share/data/natural_earth2/ne_10m_populated_places.shp")
> plot(countries)
输出为简单的世界地图位图：
OGR 数据集在 R 中以 data frame 表达。此处通过 admin 字段可以提取英国部分的数据：
> uk = countries[countries$admin=="United Kingdom",]
> plot(uk); axis(1); axis(2)
这样的显示对于英国居民而言不符合习惯，因为数据分布的位置不在图件的中心位置。目前该地图还没有投影信息。此处查询投影：
> proj4string(uk)
[1] NA
NA 表示空值。在进行投影转换前必须先指定投影系统。此处需变换至 EPSG:27700 Ordnance Survey of Great Britain 投影：
> proj4string(uk)=CRS("+init=epsg:4326")
> library(rgdal)
> ukos = spTransform(uk,CRS("+init=epsg:27700"))
> proj4string(ukos)
[1] " +init=epsg:27700 +proj=tmerc +lat_0=49 +lon_0=-2 +k=0.9996012717 +x_0=400000 +y_0=-100000 +ellps=airy +datum=OSGB36 +units=m +no_defs
+towgs84=446.448,-125.157,542.060,0.1502,0.2470,0.8421,-20.4894"
> plot(ukos);axis(1);axis(2)
这样就得到了变换后的底图。对于居民点数据，同样执行转换：
> ukpop = places[places$ADM0NAME=="United Kingdom",]
> proj4string(ukpop)=CRS("+init=epsg:4326")
> ukpop = spTransform(ukpop,CRS("+init=epsg:27700"))
将居民点数据投图，图标尺寸同人口平方根成正比（即面积同人口成正比），颜色为红色，图标为实心点：
> points(ukpop,cex=sqrt(ukpop$POP_MAX/1000000),col="red",pch=19)
> title("UK Population centre sizes")
最终结果：
功能简介短文¶
以往 R 文档只包含对各个功能简单的说明。R 社区鼓励编写被称为 ‘vignette’ 的更为友好的短文介绍各个功能。无参数运行 vignette() 将列出所有可用的 vignette 数据。vignette("intro_sp") 将显示统计功能包的技术说明，vignette("shapefiles") 则是 shp 文件的使用指南，vignette("gstat") 对应一个包含克里格插值在内的空间插值功能包。
其它信息¶
对于 R 的一般介绍，请查看 官方简介 或 R Project 的任何文档。
对于其空间操作功能，建议阅读 R Spatial Task View 。
浏览 R-Spatial 可以获得更多项目信息以及 R-sig-Geo 邮件列表的信息。