Ответ 1
[[править]] Наконец, я смог добавить контурные линии к своей первоначальной попытке, но поскольку две стороны исходной матрицы, которая искажается, на самом деле не касаются, линии не совпадают между 360 и 0 градусами. Поэтому я полностью переосмыслил проблему, но оставил исходное сообщение ниже, потому что все еще было классно рисовать матрицу таким образом. Функция, которую я отправляю сейчас, принимает x, y, z и несколько необязательных аргументов и отбрасывает что-то довольно черное, похожее на ваши желаемые примеры, радиальные оси, легенду, контурные линии и все:
PolarImageInterpolate <- function(x, y, z, outer.radius = 1,
breaks, col, nlevels = 20, contours = TRUE, legend = TRUE,
axes = TRUE, circle.rads = pretty(c(0,outer.radius))){
minitics <- seq(-outer.radius, outer.radius, length.out = 1000)
# interpolate the data
Interp <- akima:::interp(x = x, y = y, z = z,
extrap = TRUE,
xo = minitics,
yo = minitics,
linear = FALSE)
Mat <- Interp[[3]]
# mark cells outside circle as NA
markNA <- matrix(minitics, ncol = 1000, nrow = 1000)
Mat[!sqrt(markNA ^ 2 + t(markNA) ^ 2) < outer.radius] <- NA
# sort out colors and breaks:
if (!missing(breaks) & !missing(col)){
if (length(breaks) - length(col) != 1){
stop("breaks must be 1 element longer than cols")
}
}
if (missing(breaks) & !missing(col)){
breaks <- seq(min(Mat,na.rm = TRUE), max(Mat, na.rm = TRUE), length = length(col) + 1)
nlevels <- length(breaks) - 1
}
if (missing(col) & !missing(breaks)){
col <- rev(heat.colors(length(breaks) - 1))
nlevels <- length(breaks) - 1
}
if (missing(breaks) & missing(col)){
breaks <- seq(min(Mat,na.rm = TRUE), max(Mat, na.rm = TRUE), length = nlevels + 1)
col <- rev(heat.colors(nlevels))
}
# if legend desired, it goes on the right and some space is needed
if (legend) {
par(mai = c(1,1,1.5,1.5))
}
# begin plot
image(x = minitics, y = minitics, t(Mat), useRaster = TRUE, asp = 1,
axes = FALSE, xlab = "", ylab = "", col = col, breaks = breaks)
# add contours if desired
if (contours){
CL <- contourLines(x = minitics, y = minitics, t(Mat), levels = breaks)
A <- lapply(CL, function(xy){
lines(xy$x, xy$y, col = gray(.2), lwd = .5)
})
}
# add radial axes if desired
if (axes){
# internals for axis markup
RMat <- function(radians){
matrix(c(cos(radians), sin(radians), -sin(radians), cos(radians)), ncol = 2)
}
circle <- function(x, y, rad = 1, nvert = 500){
rads <- seq(0,2*pi,length.out = nvert)
xcoords <- cos(rads) * rad + x
ycoords <- sin(rads) * rad + y
cbind(xcoords, ycoords)
}
# draw circles
if (missing(circle.rads)){
circle.rads <- pretty(c(0,outer.radius))
}
for (i in circle.rads){
lines(circle(0, 0, i), col = "#66666650")
}
# put on radial spoke axes:
axis.rads <- c(0, pi / 6, pi / 3, pi / 2, 2 * pi / 3, 5 * pi / 6)
r.labs <- c(90, 60, 30, 0, 330, 300)
l.labs <- c(270, 240, 210, 180, 150, 120)
for (i in 1:length(axis.rads)){
endpoints <- zapsmall(c(RMat(axis.rads[i]) %*% matrix(c(1, 0, -1, 0) * outer.radius,ncol = 2)))
segments(endpoints[1], endpoints[2], endpoints[3], endpoints[4], col = "#66666650")
endpoints <- c(RMat(axis.rads[i]) %*% matrix(c(1.1, 0, -1.1, 0) * outer.radius, ncol = 2))
lab1 <- bquote(.(r.labs[i]) * degree)
lab2 <- bquote(.(l.labs[i]) * degree)
text(endpoints[1], endpoints[2], lab1, xpd = TRUE)
text(endpoints[3], endpoints[4], lab2, xpd = TRUE)
}
axis(2, pos = -1.2 * outer.radius, at = sort(union(circle.rads,-circle.rads)), labels = NA)
text( -1.21 * outer.radius, sort(union(circle.rads, -circle.rads)),sort(union(circle.rads, -circle.rads)), xpd = TRUE, pos = 2)
}
# add legend if desired
# this could be sloppy if there are lots of breaks, and that why it optional.
# another option would be to use fields:::image.plot(), using only the legend.
# There an example for how to do so in its documentation
if (legend){
ylevs <- seq(-outer.radius, outer.radius, length = nlevels + 1)
rect(1.2 * outer.radius, ylevs[1:(length(ylevs) - 1)], 1.3 * outer.radius, ylevs[2:length(ylevs)], col = col, border = NA, xpd = TRUE)
rect(1.2 * outer.radius, min(ylevs), 1.3 * outer.radius, max(ylevs), border = "#66666650", xpd = TRUE)
text(1.3 * outer.radius, ylevs,round(breaks, 1), pos = 4, xpd = TRUE)
}
}
# Example
set.seed(10)
x <- rnorm(20)
y <- rnorm(20)
z <- rnorm(20)
PolarImageInterpolate(x,y,z, breaks = seq(-2,8,by = 1))
код доступен здесь: https://gist.github.com/2893780
[[мой исходный ответ следует]]
Я думал, что ваш вопрос будет для меня воспитательным, поэтому я занялся проблемой и придумал следующую неполную функцию. Он работает аналогично image(), хочет, чтобы матрица была его основным входом и отбрасывала что-то похожее на ваш пример выше, минус линии контура.
[[Я отредактировал код 6 июня, заметив, что он не заговорил в том порядке, в котором я утверждал. Исправлена. В настоящее время работает над контурными линиями и легендой.]]
# arguments:
# Mat, a matrix of z values as follows:
# leftmost edge of first column = 0 degrees, rightmost edge of last column = 360 degrees
# columns are distributed in cells equally over the range 0 to 360 degrees, like a grid prior to transform
# first row is innermost circle, last row is outermost circle
# outer.radius, By default everything scaled to unit circle
# ppa: points per cell per arc. If your matrix is little, make it larger for a nice curve
# cols: color vector. default = rev(heat.colors(length(breaks)-1))
# breaks: manual breaks for colors. defaults to seq(min(Mat),max(Mat),length=nbreaks)
# nbreaks: how many color levels are desired?
# axes: should circular and radial axes be drawn? radial axes are drawn at 30 degree intervals only- this could be made more flexible.
# circle.rads: at which radii should circles be drawn? defaults to pretty(((0:ncol(Mat)) / ncol(Mat)) * outer.radius)
# TODO: add color strip legend.
PolarImagePlot <- function(Mat, outer.radius = 1, ppa = 5, cols, breaks, nbreaks = 51, axes = TRUE, circle.rads){
# the image prep
Mat <- Mat[, ncol(Mat):1]
radii <- ((0:ncol(Mat)) / ncol(Mat)) * outer.radius
# 5 points per arc will usually do
Npts <- ppa
# all the angles for which a vertex is needed
radians <- 2 * pi * (0:(nrow(Mat) * Npts)) / (nrow(Mat) * Npts) + pi / 2
# matrix where each row is the arc corresponding to a cell
rad.mat <- matrix(radians[-length(radians)], ncol = Npts, byrow = TRUE)[1:nrow(Mat), ]
rad.mat <- cbind(rad.mat, rad.mat[c(2:nrow(rad.mat), 1), 1])
# the x and y coords assuming radius of 1
y0 <- sin(rad.mat)
x0 <- cos(rad.mat)
# dimension markers
nc <- ncol(x0)
nr <- nrow(x0)
nl <- length(radii)
# make a copy for each radii, redimension in sick ways
x1 <- aperm( x0 %o% radii, c(1, 3, 2))
# the same, but coming back the other direction to close the polygon
x2 <- x1[, , nc:1]
#now stick together
x.array <- abind:::abind(x1[, 1:(nl - 1), ], x2[, 2:nl, ], matrix(NA, ncol = (nl - 1), nrow = nr), along = 3)
# final product, xcoords, is a single vector, in order,
# where all the x coordinates for a cell are arranged
# clockwise. cells are separated by NAs- allows a single call to polygon()
xcoords <- aperm(x.array, c(3, 1, 2))
dim(xcoords) <- c(NULL)
# repeat for y coordinates
y1 <- aperm( y0 %o% radii,c(1, 3, 2))
y2 <- y1[, , nc:1]
y.array <- abind:::abind(y1[, 1:(length(radii) - 1), ], y2[, 2:length(radii), ], matrix(NA, ncol = (length(radii) - 1), nrow = nr), along = 3)
ycoords <- aperm(y.array, c(3, 1, 2))
dim(ycoords) <- c(NULL)
# sort out colors and breaks:
if (!missing(breaks) & !missing(cols)){
if (length(breaks) - length(cols) != 1){
stop("breaks must be 1 element longer than cols")
}
}
if (missing(breaks) & !missing(cols)){
breaks <- seq(min(Mat,na.rm = TRUE), max(Mat, na.rm = TRUE), length = length(cols) + 1)
}
if (missing(cols) & !missing(breaks)){
cols <- rev(heat.colors(length(breaks) - 1))
}
if (missing(breaks) & missing(cols)){
breaks <- seq(min(Mat,na.rm = TRUE), max(Mat, na.rm = TRUE), length = nbreaks)
cols <- rev(heat.colors(length(breaks) - 1))
}
# get a color for each cell. Ugly, but it gets them in the right order
cell.cols <- as.character(cut(as.vector(Mat[nrow(Mat):1,ncol(Mat):1]), breaks = breaks, labels = cols))
# start empty plot
plot(NULL, type = "n", ylim = c(-1, 1) * outer.radius, xlim = c(-1, 1) * outer.radius, asp = 1, axes = FALSE, xlab = "", ylab = "")
# draw polygons with no borders:
polygon(xcoords, ycoords, col = cell.cols, border = NA)
if (axes){
# a couple internals for axis markup.
RMat <- function(radians){
matrix(c(cos(radians), sin(radians), -sin(radians), cos(radians)), ncol = 2)
}
circle <- function(x, y, rad = 1, nvert = 500){
rads <- seq(0,2*pi,length.out = nvert)
xcoords <- cos(rads) * rad + x
ycoords <- sin(rads) * rad + y
cbind(xcoords, ycoords)
}
# draw circles
if (missing(circle.rads)){
circle.rads <- pretty(radii)
}
for (i in circle.rads){
lines(circle(0, 0, i), col = "#66666650")
}
# put on radial spoke axes:
axis.rads <- c(0, pi / 6, pi / 3, pi / 2, 2 * pi / 3, 5 * pi / 6)
r.labs <- c(90, 60, 30, 0, 330, 300)
l.labs <- c(270, 240, 210, 180, 150, 120)
for (i in 1:length(axis.rads)){
endpoints <- zapsmall(c(RMat(axis.rads[i]) %*% matrix(c(1, 0, -1, 0) * outer.radius,ncol = 2)))
segments(endpoints[1], endpoints[2], endpoints[3], endpoints[4], col = "#66666650")
endpoints <- c(RMat(axis.rads[i]) %*% matrix(c(1.1, 0, -1.1, 0) * outer.radius, ncol = 2))
lab1 <- bquote(.(r.labs[i]) * degree)
lab2 <- bquote(.(l.labs[i]) * degree)
text(endpoints[1], endpoints[2], lab1, xpd = TRUE)
text(endpoints[3], endpoints[4], lab2, xpd = TRUE)
}
axis(2, pos = -1.2 * outer.radius, at = sort(union(circle.rads,-circle.rads)))
}
invisible(list(breaks = breaks, col = cols))
}
Я не знаю, как правильно интерполировать поверхность над полярной поверхностью, поэтому, предполагая, что вы можете достичь этого и получить свои данные в матрицу, эта функция будет отображена для вас. Каждая ячейка рисуется, как и image(), но внутренние - крошечные. Вот пример:
set.seed(1)
x <- runif(20, min = 0, max = 360)
y <- runif(20, min = 0, max = 40)
z <- rnorm(20)
Interp <- akima:::interp(x = x, y = y, z = z,
extrap = TRUE,
xo = seq(0, 360, length.out = 300),
yo = seq(0, 40, length.out = 100),
linear = FALSE)
Mat <- Interp[[3]]
PolarImagePlot(Mat)
Во что бы то ни стало, не стесняйтесь изменять это и делать с ним то, что хотите. Код доступен в Github здесь: https://gist.github.com/2877281
