Posizionamento automatico delle etichette per le mappe GIS in R

Sto realizzando mappe GIS in R usando il sfpacchetto (e pacchetti correlati) per leggere in shapefile e ggplot2(e amici) per la stampa. Funziona bene, ma non riesco a trovare il modo (automatico / programmatico) di creare posizionamenti di etichette per elementi come fiumi e strade. Queste caratteristiche sono in genere stringhe di linea con forme irregolari. Vedi l'immagine allegata ad esempio da Wikimedia.

Il ggrepelpacchetto funziona bene per l'etichettatura dei punti in modo automatizzato, ma questo non ha molto senso per altre caratteristiche geografiche che non sono punti Lat / Long discreti.

Potrei immaginare di farlo posizionando le singole etichette di testo su ciascuna funzione singolarmente, ma sto cercando qualcosa di più automatizzato, se possibile. Mi rendo conto che tale automazione non è un problema banale, ma è stata risolta in precedenza (apparentemente ArcGIS ha un modo di farlo con un'estensione chiamata maplex, ma non ho accesso al software e mi piacerebbe rimanere in R se possibile).

Qualcuno sa come farlo?

MWE qui:

#MWE Linestring labeling

library(tidyverse)
library(sf)
library(ggrepel)
set.seed(120)

#pick a county from the built-in North Carolina dataset
BuncombeCounty <- st_read(system.file("shapes/", package="maptools"), "sids") %>% 
  filter(NAME == "Buncombe") 

#pick 4 random points in that county
pts_sf <- data.frame(
  x = seq(-82.3, -82.7, by=-0.1) %>% 
    sample(4),
  y = seq(35.5, 35.7, by=0.05) %>% 
    sample(4),
  placenames = c("A", "B", "C", "D")
) %>% 
  st_as_sf(coords = c("x","y")) 

#link those points into a linestring
linestring_sf <- pts_sf %>% 
  st_coordinates() %>%
  st_linestring()
  st_cast("LINESTRING") 

#plot them with labels, using geom_text_repel() from the `ggrepel` package
ggplot() +
  geom_sf(data = BuncombeCounty) +
  geom_sf(data = linestring_sf) +
  geom_label_repel(data = pts_sf,
                  stat = "sf_coordinates",
                  aes(geometry = geometry,
                      label = placenames),
                  nudge_y = 0.05,
                  label.r = 0, #don't round corners of label boxes
                  min.segment.length = 0,
                  segment.size = 0.4,
                  segment.color = "dodgerblue")

Penso di avere qualcosa che potrebbe funzionare per te. Mi sono preso la libertà di cambiare il tuo esempio in qualcosa di un po 'più realistico: un paio di "fiumi" casuali realizzati con passeggiate casuali levigate, ognuna lunga 100 punti:

library(tidyverse)
library(sf)
library(ggrepel)

BuncombeCounty <- st_read(system.file("shapes/", package = "maptools"), "sids") %>% 
                  filter(NAME == "Buncombe")
set.seed(120)

x1 <- seq(-82.795, -82.285, length.out = 100)
y1 <- cumsum(runif(100, -.01, .01))
y1 <- predict(loess(y1 ~ x1, span = 0.1)) + 35.6

x2 <- x1 + 0.02
y2 <- cumsum(runif(100, -.01, .01))
y2 <- predict(loess(y2 ~ x2, span = 0.1)) + 35.57

river_1 <- data.frame(x = x1, y = y1)     %>% 
           st_as_sf(coords = c("x", "y")) %>%
           st_coordinates()               %>%
           st_linestring()                %>%
           st_cast("LINESTRING") 

river_2 <- data.frame(x = x2, y = y2)     %>% 
           st_as_sf(coords = c("x", "y")) %>%
           st_coordinates()               %>%
           st_linestring()                %>%
           st_cast("LINESTRING") 

Possiamo tracciarli secondo il tuo esempio:

riverplot  <- ggplot() +
              geom_sf(data = BuncombeCounty) +
              geom_sf(data = river_1, colour = "blue", size = 2) +
              geom_sf(data = river_2, colour = "blue", size = 2)

riverplot

La mia soluzione è fondamentalmente quella di estrarre punti dai linestring ed etichettarli. Come l'immagine nella parte superiore della tua domanda, potresti volere più copie di ogni etichetta lungo la lunghezza del linestring, quindi se vuoi n etichette devi solo estrarre n punti equidistanti.

Ovviamente, vuoi essere in grado di etichettare entrambi i fiumi contemporaneamente senza lo scontro delle etichette, quindi dovrai essere in grado di passare più caratteristiche geografiche come un elenco di nomi.

Ecco una funzione che fa tutto ciò:

linestring_labels <- function(linestrings, n)
{
  do.call(rbind, mapply(function(linestring, label)
  {
  n_points <- length(linestring)/2
  distance <- round(n_points / (n + 1))
  data.frame(x = linestring[1:n * distance],
             y = linestring[1:n * distance + n_points],
             label = rep(label, n))
  }, linestrings, names(linestrings), SIMPLIFY = FALSE)) %>%
  st_as_sf(coords = c("x","y"))
}

Quindi, se mettiamo gli oggetti che vogliamo etichettare in un elenco di nomi come questo:

river_list <- list("River 1" = river_1, "River 2" = river_2)

Quindi possiamo farlo:

riverplot + 
   geom_label_repel(data = linestring_labels(river_list, 3),
                    stat = "sf_coordinates",
                    aes(geometry = geometry, label = label),
                    nudge_y = 0.05,
                    label.r = 0, #don't round corners of label boxes
                    min.segment.length = 0,
                    segment.size = 0.4,
                    segment.color = "dodgerblue")