使用 R 绘制带有等高线图叠加的 3D 曲面图

Posted 2023-03-12

【中文标题】使用 R 绘制带有等高线图叠加的 3D 曲面图

【英文标题】：Plotting a 3D surface plot with contour map overlay, using R

【发布时间】：2010-12-26 04:02:25

【问题描述】：

我有一个三元组数据集（X、Y、Z 点），我想使用 R 进行绘图。

我想从数据中创建一个曲面图，并在曲面图上叠加一个等高线图，以创建等高线图是曲面图的“阴影”或投影的印象。等高线图将出现在曲面图下方。

我的数据集看起来有点像这样：

Axis  |  Data Type
-------------------
X     |  Date value
Y     |  Float value
Z     |  Float value

我怎样才能做到这一点？

【参考方案1】：

编辑：

我刚刚看到您指出您的维度之一是日期。在这种情况下，have a look at Jeff Ryan's chartSeries3d 旨在绘制 3 维时间序列。在这里，他展示了一段时间内的收益率曲线：

原答案：

据我了解，您希望计数地图成为 3D 曲面图下方平面上的投影。除了创建两个情节然后将它们组合起来之外，我认为没有其他简单的方法可以做到这一点。你可以find the spatial view helpful for this。

3D 绘图有两个主要的 R 包：rgl（或者您可以使用相关的misc3d 包）和scatterplot3d。

rgl

rgl 包使用 OpenGL 创建交互式 3D 绘图 (read more on the rgl website)。下面是一个使用surface3d 函数的例子：

library(rgl)
data(volcano)
z <- 2 * volcano # Exaggerate the relief
x <- 10 * (1:nrow(z)) # 10 meter spacing (S to N)
y <- 10 * (1:ncol(z)) # 10 meter spacing (E to W)
zlim <- range(z)
zlen <- zlim[2] - zlim[1] + 1
colorlut <- terrain.colors(zlen,alpha=0) # height color lookup table
col <- colorlut[ z-zlim[1]+1 ] # assign colors to heights for each point
open3d()
rgl.surface(x, y, z, color=col, alpha=0.75, back="lines")

alpha 参数使这个表面部分透明。现在您有一个表面的交互式 3D 图，并且您想在下面创建一个计数地图。 rgl 允许您向现有图像添加更多图：

colorlut <- heat.colors(zlen,alpha=1) # use different colors for the contour map
col <- colorlut[ z-zlim[1]+1 ] 
rgl.surface(x, y, matrix(1, nrow(z), ncol(z)),color=col, back="fill")

在这个表面上，我设置了 heights=1 以便我们在另一个表面下方有一个平面。这最终看起来像这样，并且可以用鼠标旋转：

scatterplot3d

scatterplot3d 有点像 R 中的其他绘图函数 (read the vignette)。这是一个简单的例子：

temp <- seq(-pi, 0, length = 50)
x <- c(rep(1, 50) %*% t(cos(temp)))
y <- c(cos(temp) %*% t(sin(temp)))
z <- c(sin(temp) %*% t(sin(temp)))
scatterplot3d(x, y, z, highlight.3d=TRUE,
 col.axis="blue", col.grid="lightblue",
 main="scatterplot3d - 2", pch=20)

在这种情况下，您需要叠加图像。 R-Wiki has a nice post on creating a tanslucent background image.

【讨论】：

非常感谢谢恩。我认为这是一个非常好的起点。顺便说一句，您可能已经注意到其中一个轴是按时间顺序排列的（即日期）。在尝试绘图之前我是否需要进行任何操作，或者 R（或者实际上是 rgl 包）是否会正确处理日期？

您好 Shane，非常感谢您的帮助。你给了我足够的弹药让我感到兴奋。如果我遇到更具体的问题，我会带着更具体的问题回到这里。我会将您的答案标记为已接受。

我想知道这是否也适用于点数据？我有纬度/经度数据，每个点都有一定的值。我也可以将这些数据用作“高度图”吗？