R用ggplot2 geom_spoke绘制膨胀方向箭头答案

【问题标题】：R Plotting swell direction arrows with ggplot2 geom_spokeR用ggplot2 geom_spoke绘制膨胀方向箭头
【发布时间】：2017-03-12 14:14:08
【问题描述】：

我正在尝试绘制膨胀方向（md$Swell.Dir 和高度（md$m），以便结果类似于下图；

这是我使用 dput 的一小部分数据；

md <- structure(list(UTC = structure(1:6, .Label = c("01-Feb-17 1200", 
"01-Feb-17 1500", "01-Feb-17 1800", "01-Feb-17 2100", "02-Feb-17 0000", 
"02-Feb-17 0300", "02-Feb-17 0600", "02-Feb-17 0900", "02-Feb-17 1200", 
"02-Feb-17 1500", "02-Feb-17 1800", "02-Feb-17 2100", "03-Feb-17 0000", 
"03-Feb-17 0300", "03-Feb-17 0600", "03-Feb-17 0900", "03-Feb-17 1200", 
"03-Feb-17 1500", "03-Feb-17 1800", "03-Feb-17 2100", "04-Feb-17 0000", 
"04-Feb-17 0300", "04-Feb-17 0600", "04-Feb-17 0900", "04-Feb-17 1200", 
"04-Feb-17 1500", "04-Feb-17 1800", "04-Feb-17 2100", "05-Feb-17 0000", 
"05-Feb-17 0300", "05-Feb-17 0600", "05-Feb-17 0900", "05-Feb-17 1200", 
"05-Feb-17 1500", "05-Feb-17 1800", "05-Feb-17 2100", "06-Feb-17 0000", 
"06-Feb-17 0300", "06-Feb-17 0600", "06-Feb-17 0900", "06-Feb-17 1200", 
"06-Feb-17 1500", "06-Feb-17 1800", "06-Feb-17 2100", "07-Feb-17 0000", 
"07-Feb-17 0300", "07-Feb-17 0600", "07-Feb-17 0900", "07-Feb-17 1200", 
"07-Feb-17 1500", "07-Feb-17 1800", "07-Feb-17 2100", "08-Feb-17 0000", 
"08-Feb-17 0300", "08-Feb-17 0600", "08-Feb-17 0900", "08-Feb-17 1200", 
"08-Feb-17 1500", "08-Feb-17 1800", "08-Feb-17 2100", "09-Feb-17 0000"
), class = "factor"), SigWave.m = c(1.7, 1.7, 1.6, 1.6, 1.7, 
1.8), WindWave.Dir = c(140L, 141L, 142L, 180L, 150L, 150L), Metres = c(1.7, 
1.7, 1.6, 1.6, 1.7, 1.7), WindWave.s = c(5.8, 5.7, 5.7, 5.5, 
5.4, 5.4), Swell.Dir = c(17L, 18L, 24L, 11L, 12L, 12L), m = c(0.5, 
0.5, 0.5, 0.3, 0.2, 0.2), Wave1.Dir = c(137L, 137L, 137L, 137L, 
141L, 143L)), .Names = c("UTC", "SigWave.m", "WindWave.Dir", 
"Metres", "WindWave.s", "Swell.Dir", "m", "Wave1.Dir"), row.names = c(NA, 
6L), class = "data.frame")

首先我将日期更改为正确的格式：

md$UTC <-as.POSIXct(md$UTC, format = "%d-%b-%y %H%M")

根据geom_spoke包；

“这是 geom_segment 的极坐标参数化。当您有 > 描述方向和距离的变量时，它很有用。”

由于我的膨胀方向是极化的，我相信 geom_spoke 是正确使用的 geom 函数。然而，下面的代码并没有给我想要的结果，并且辐条没有极化方向。

ggplot(data = md) + geom_spoke(mapping = aes(x = UTC, y = m, angle = Swell.Dir, radius = 0.5 ))

这是 geom_spoke 函数的输出。

我在这些链接here、here 和here 上阅读过类似的问题，但尝试建议的解决方案并没有给我想要的结果。我认为我的问题可能在于 ggplot 如何计算 geom_segment 函数的 xend yend 参数，但我找到了解决此问题的方法。

感谢您的帮助。

【问题讨论】：

标签： r ggplot2

【解决方案1】：

看看这里的例子：http://docs.ggplot2.org/current/geom_spoke.html

您需要修改一些内容。

如何定义角度。
我假设现在的角度以度数定义，其中 0 度是直线向上（北）。但是，geom_spoke() 代码使用 sin() 和 cos() 函数，其中角度以弧度定义。
例如，向右（东）是 0 或 2*pi，直上（北）是 pi/2，左（西）是 pi，向下（南）是 pi*1.5，等等。所以你需要将您的学位转换为适当的单位。 (即 ((-degrees+90)/360)*2*pi)
如何定义半径。
半径的显示方式取决于 x 和 y 轴的单位。请参阅：https://github.com/tidyverse/ggplot2/blob/master/R/geom-spoke.r 如果 x 轴和 y 轴都以与函数数学假设相同的单位定义，则效果最佳。

如果您真的想使用geom_spoke()，那么下面的代码将帮助您完成大部分工作，但要知道在将两个轴转换为相同单位之前，角度是不准确的：

library(ggplot2)

md <- data.frame(UTC = c("01-Feb-17 1200", "01-Feb-17 1500", "01-Feb-17 1800", "01-Feb-17 2100", "02-Feb-17 0000", "02-Feb-17 0300"), 
                 SigWave.m = c(1.7, 1.7, 1.6, 1.6, 1.7, 1.8), 
                 WindWave.Dir = c(140L, 141L, 142L, 180L, 150L, 150L), 
                 Metres = c(1.7, 1.7, 1.6, 1.6, 1.7, 1.7), 
                 WindWave.s = c(5.8, 5.7, 5.7, 5.5, 5.4, 5.4), 
                 Swell.Dir = c(17L, 18L, 24L, 11L, 12L, 12L), 
                 m = c(0.5, 0.5, 0.5, 0.3, 0.2, 0.2), 
                 Wave1.Dir = c(137L, 137L, 137L, 137L, 141L, 143L))

md$newdir <- ((-md$Swell.Dir+90)/360)*2*pi

ggplot(data = md, aes(x=UTC, y=m)) + 
  geom_point() + 
  geom_spoke(aes(angle=newdir), radius=0.05 )

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

ggplot(data = md, aes(x=UTC, y=m)) + 
  geom_text(aes(angle=-Swell.Dir+90), label="→")

【讨论】：

嗨，Brian，感谢您的帮助，我会试一试。我真的很惊讶 R 中没有箭头绘图功能，其中可以绘制固定长度和给定角度的箭头，而不必使用坐标。
我所看到的问题是 geom_spoke & geom_segment 需要 x,y,xend,yend 参数来绘制线段。使用上述数据，我们将时间序列和米之间的单位混合在一起。 x & xend 以时间单位表示，y &y end 以米为单位。我认为这是因为比例不正确而搞砸了功能。因此，箭头的实际方向可能不正确。我想要的是一个箭头，我可以在其中使用向量作为中心点值，并使用角度向量来指定角度点的方向。这将解决缩放问题。
geom_text 和箭头的“技巧”真的很巧妙！时间和 y 变量的不同单位没有问题。

【解决方案2】：

如果您有指南针度数，因此它从北方开始，方向顺时针，从度数到半径的转换不起作用。要将其转换为半径，您需要这样做：

degree_bearing <- (450 - bearing) %% 360 
radius <-  degree_bearing* pi / 180

那么您将获得正确的半径。

【讨论】：