简介
等高线图(contour map) 是可视化二维空间标量场的基本方法,可以将三维数据使用二维的方法可视化,同时用颜色视觉特征表示第三维数据,如地图上的等高线、天气预报中的等压线和等温线等。假设 是在点 处的数值,等值线是在二维数据场中满足
#所需的包
library(reshape2) #数据处理相关
library(ggplot2) # 绘图相关
library(grDevices) #绘图颜色相关
library(RColorBrewer)#绘图颜色相关
library(directlabels) #等高线相关
数据介绍
数据为z,breaks_lines
为之后需要绘图的间隔准备。
z <- as.matrix(read.table("等高线.txt",header=TRUE))
colnames(z) <- seq(1,ncol(z),by=1) #列名设置
max_z <- max(z)
min_z <- min(z)
breaks_lines <- seq(min(z),max(z),by=(max_z-min_z)/10)
map <- melt(z) #这个函数来自reshape2(处理数据的包)介绍一下这个函数,以及相关函数
dim(map)
colnames(map)<-c("Var1","Var2","value")
reshape2
包中的melt()
函数可将数据从左图转换呈右图的数据形式(下面图片可滑动查看!)。
含义:转换前第一行在转换后第一列为1,对应位置在第二列,第三列是对应值。
设置颜色调色盘,以后详细讲解。
rf <- colorRampPalette(rev(brewer.pal(11,'Spectral')))
colormap <- colorRampPalette(rev(brewer.pal(11,'Spectral')))(32)
热力分布图
使用ggplot2包中的geom_tile()
或者geom_raster()
绘制热
力分布图。其主要区别在于geom_raster()
函数中存在interpolate=TRUE/FALSE
这个参数,决定是否对热力图进行平滑处理。
这里使用geom_tile()
进行演示,将三维数据(x,y,z)
中(x,y)
表示位置信息,z
映射到颜色。这里的scale_fill_gradientn()
将颜色填充呈n个梯度。
- 拓展:
scale_*_gradient
创建一个双色梯度(低-高),scale_*_gradient2
创建一个渐变的颜色梯度(低-中-高),scale_*_gradientn
创建一个n色梯度。
ggplot(map,aes(x=Var1,y=Var2,z=value))+
geom_tile(aes(fill=value))+
scale_fill_gradientn(colours=colormap)
添加等高线
使用geom_contour()
在上图基础上添加等高线,同一轮廓上的数值相同。
ggplot(map,aes(x=Var1,y=Var2,z=value))+
geom_tile(aes(fill=value))+#根据高度填充
scale_fill_gradientn(colours=colormap)+
geom_contour(breaks=breaks_lines,color="black")+#
labs(x="X-Axis",y="Y-Axis",fill="Z-Value")
设置主题
对主题进行稍微的调整。改变x轴题目(axis.title
,大小为15,字体形式为常规体face="plain"
,颜色黑色),x轴文字(axis.text
),图例标题(legend.title
)图例文字,(legend.text
),(图例背景legend.background
),图例位置(legend.position
)
Contour <- ggplot(map,aes(x=Var1,y=Var2,z=value))+
geom_tile(aes(fill=value))+#根据高度填充
scale_fill_gradientn(colours=colormap)+
geom_contour(breaks=breaks_lines,color="black")+#
labs(x="X-Axis",y="Y-Axis",fill="Z-Value")+
theme(
axis.title = element_text(size=15,face="plain",color="black"),
axis.text = element_text(size=13,face="plain",color="black"),
legend.title = element_text(size=13,face="plain",color="black"),
legend.text = element_text(size=11,face="plain",color="black"),
legend.background = element_blank(),
legend.position = c(0.15,0.2)
)
Contour
拓展:face还可以设置其他字体形式:plain(常规体)、bold(粗体)、italic(斜体)、bold.italic(粗斜体)
添加等高线的具体数值
在上面的图基础上,利用directlabels
包的direct.label()
添加等高线的具体数值,从而不需要颜色映射的图例,同一轮廓上的数值相同。
作用:在二维屏幕上,等高线可以有效地表达相同数值的区域,揭示走势和陡峭程度及两者之间的关系,寻找坡、峰、谷等形状。
direct.label(Contour, list("bottom.pieces", cex=0.8,
fontface="plain", fontfamily="serif", colour='black'))