ggplot2 段 -- x 轴为时间时的方向答案

【问题标题】：ggplot2 segment -- direction when x-axis is timeggplot2 段 -- x 轴为时间时的方向
【发布时间】：2016-02-21 22:29:10
【问题描述】：

我有一个风速和风向时间序列，我正在尝试制作一个使用线段来描绘风速和风向的图。我需要有一个风速与时间的基本点散点图（我可以创建），每个点都有一条线段（这是我挂断的地方）。线的长度必须与风速成正比，并且角度需要根据风向。我将 ggplot2 与 geom_segment 一起使用，但因为 x 是时间，我无法确定用于 xend 的正确公式。

以下是数据框的示例：

日期时间WINDSPEED_MPH DIR

2008 年 8 月 29 日 0:00 4.28 231

2008 年 8 月 29 日 1:00 3.11 236

2008 年 8 月 29 日 2:00 1.36 237

2008 年 8 月 29 日 3:00 2.92 153

2008 年 8 月 29 日 4:00 1.94 314

2008 年 8 月 29 日 5:00 3.11 293

到目前为止，这是我的代码：

library(ggplot2) 
library(lubridate)

Gustav <- read.csv("C:/Users/ezco3/My Research/LPBF/Pontchartrain-Maurepas Surge Consortium/Projects/Lake Tilting Effect Graphic/Datasets/Gustav_NewCanal_Hydro&Metero.csv")

Gustav$TS <- as.POSIXct(Gustav$DateTime, "%m/%d/%Y %H:%M", tz="America/Chicago")
Gustav$DelY <- Gustav$WINDSPEED_MPH*sin(Gustav$DIR)/max(Gustav$WINDSPEED_MPH, na.rm=TRUE)
Gustav$DelX <- Gustav$WINDSPEED_MPH*cos(Gustav$DIR)/max(Gustav$WINDSPEED_MPH, na.rm=TRUE)

plt1 <- ggplot(data = Gustav, aes(x = TS, y =WINDSPEED_MPH))
plt1 + geom_point(color="blue") + 
  geom_segment(data = Gustav, mapping=aes(x= TS, y = WINDSPEED_MPH, xend = TS + 18000*DelX, 
               yend=WINDSPEED_MPH + 5*DelY),size=.1,color="red")

而且，这创造了这个：

DelX 前面的 18000 和 DelY 前面的 5 都是我通过跟踪和错误找到的任意数字。基本上，最初只使用 DelX 和 DelY（不带乘数），线条又短又垂直，所以我尝试了不同的选项，直到找到这对显示线条的方向。

但是，角度不正确。在这个阶段，我不明白单位如何与 lubridate 中的时间序列对象一起工作，所以我不知道如何计算 xend 的正确公式。

任何建议将不胜感激。

谢谢！！！

【问题讨论】：

您能否提供您的数据样本供我们使用？只需将dput(Gustav) 的输出粘贴到您的问题中即可。您不需要粘贴整个内容。 10 或 20 行（例如，dput(Gustav[1:20,])）就足够了。
您的角度似乎被拉伸了，因此这些线段指向上方或下方。我的猜测是，这是因为 x 轴上的单位与 y 轴上的单位不同。是否有一些因素将 x 轴和 y 轴上的单位与图中的单位相关联？也许你可以使用不同的因子而不是 18000。
这不是单位本身的不同，而是 x 值的范围与 y 值的范围不同。在这种情况下，x 值以秒为单位，x 轴跨越约 864000 秒（10 天），而 y 轴以 mph 为单位，跨越约 50 mph。 864000/50 = 17280，接近 OP 提出的 18000 比例因子。但是，例如，如果我们将 x 轴的长度设置为仅 50 秒（这在此处没有用处），则方向线将被正确缩放。
要正确缩放方向线，请将DelX 乘以 x 轴范围与 y 轴范围的比率。为了得到这个精确，您应该使用coord_cartesian 设置 x 和 y 轴范围，然后将它们的范围之比作为比例因子。

标签： r ggplot2 time-series lubridate

【解决方案1】：

使用@eipi10的建议来计算适当的比率并乘以x的变化但没有明确设置坐标限制，这是一个正确显示45度风向并且段的长度对应于风速的解决方案.

date <- seq(ymd('2012-04-07'),ymd('2013-03-22'), by = 'day')
windspeed <- rnorm(n = length(date), mean = 5, sd = 1)
dir <- rep((c(0,30,45,60,90)*(pi/180)), times = length(date)/5)

data <- data.frame(date, windspeed, dir)

rat <-as.numeric(interval(min(date), max(date))) / (max(windspeed) - min(windspeed))

data <- data %>%
    mutate(DelY = windspeed * sin(dir)/(2*max(windspeed)),
           DelX  = rat * windspeed * cos(dir)/(2*max(windspeed)))



plt1 <- ggplot(data = data, aes(x = date, y =windspeed))
plt1 + geom_point(color="blue")+
  geom_segment(aes(x= date, y = windspeed, xend = date + DelX,
                   yend=windspeed + DelY),size=.1,color="red") +
  coord_fixed(ratio = rat)

【讨论】：

我突然想到，在进行缩放时还需要考虑图形的纵横比。您和我描述的方法仅适用于coord_fixed(ratio=1)（意味着 x 和 y 方向上的一个单位在图上每个跨越相同的物理距离），当 x 和 y 值跨越非常不同的范围时，这不是很有用。您可以看到，如果您创建几个不同的 dir 值而不是仅仅 45 度，它通常不起作用。
幸好这不是问题，因为风只从东北吹来，对吧？
多么巧合，这正是我今天正在研究的内容。但是如果 x 和 y 轴对应经度和纬度呢？我想弄清楚怎么做，但我就是做错了。
哈哈哈......飓风期间不在路易斯安那......谢谢@eipi10和Tedward。我认为这解释了我需要的一切！！！

【解决方案2】：

如果您愿意替代geom_segment()，则可以使用geom_text() 和ANSI（unicode）箭头符号→ 来获得所需的输出：

ggplot(data = data, aes(x=date, y=windspeed)) + 
  geom_point() + 
  geom_text(aes(angle=-dir+90), label="→")

【讨论】：

我认为这可能是一种真正的替代方式，但很可能是最简单和最好的。很适合我。