ggplot2：设置alpha值时，栅格绘图无法按预期工作

Question

首先在这里发帖，我希望我能观察网站的礼仪。我无法在网站上找到并回答，我之前将其发布到ggplot2特定组，但尚无解决方案。

基本上我试图使用ggplot2覆盖两个栅格，并要求顶部栅格半透明。我有一个hillShade栅格，它是根据高程数据栅格计算出来的，我希望将高程栅格叠加到山体阴影栅格上，这样得到的图形看起来并不“平坦”。您可以在下面的可重现的R代码中看到我的意思。

使用基本图形我可以获得所需的结果，我在下面的代码中包含了一个示例，以明确我的意思，但我需要在ggplot2中执行此操作。

我无法在ggplot2中使用它。结合光栅使得颜色变得有趣（我可以自己绘制每个颜色）。任何人都可以帮助或指出我正确的方向。下面包含自包含，可重现的代码示例。 （抱歉这个长度，但我觉得最好清楚）。

#   Load relevant libraries
library(ggplot2)
library(raster)


#   Download sample raster data of Ghana from my Dropbox
oldwd <- getwd()
tmp <- tempdir()
setwd(tmp)
url1 <- "http://dl.dropbox.com/s/xp4xsrjn3vb5mn5/GHA_HS.asc"
url2 <- "http://dl.dropbox.com/s/gh7gzou9711n5q7/GHA_DEM.asc"
f1 <- file.path(tmp,"GHA_HS.asc")
f2 <- file.path(tmp,"GHA_DEM.asc")
download.file(url1,f1)  #File is ~ 5,655Kb
download.file(url2,f2)  #File is ~ 2,645Kb


#   Create rasters from downloaded files
hs <-  raster(f1)
dem <- raster(f2)


#   Plot with base graphics to show desired output
plot(hs,col=grey(1:100/100),legend=F)
plot(dem,col=rainbow(100),alpha=0.4,add=T,legend=F)


#   Convert rasters TO dataframes for plotting with ggplot
hdf <- rasterToPoints(hs); hdf <- data.frame(hdf)
colnames(hdf) <- c("X","Y","Hill")
ddf <- rasterToPoints(dem); ddf <- data.frame(ddf)
colnames(ddf) <- c("X","Y","DEM")


#   Create vectors for colour breaks
b.hs <- seq(min(hdf$Hill),max(hdf$Hill),length.out=100)
b.dem <- seq(min(ddf$DEM),max(ddf$DEM),length.out=100)


#   Plot DEM layer with ggplot()
p1 <- ggplot()+
    layer(geom="raster",data=ddf,mapping=aes(X,Y,fill=DEM))+
    scale_fill_gradientn(name="Altitude",colours = rainbow(100),breaks=b.dem)+
    scale_x_continuous(name=expression(paste("Longitude (",degree,")")),limits=c(-4,2),expand=c(0,0))+
    scale_y_continuous(name=expression(paste("Latitude (",degree,")")),limits=c(4,12),expand=c(0,0))+
    coord_equal()
print(p1)


#   Plot hillShade layer with ggplot()
p2 <- ggplot()+
    layer(geom="raster",data=hdf,mapping=aes(X,Y,fill=Hill))+
    scale_fill_gradientn(colours=grey(1:100/100),breaks=b.hs,guide="none")+
    scale_x_continuous(name=expression(paste("Longitude (",degree,")")),limits=c(-4,2),expand=c(0,0))+
    scale_y_continuous(name=expression(paste("Latitude (",degree,")")),limits=c(4,12),expand=c(0,0))+
    coord_equal()
print(p2)


#   Try to plot both together with transparency on the DEM layer
p3 <- ggplot(hdf)+
    geom_raster(aes(X,Y,fill=Hill))+
    scale_fill_gradientn(colours=grey(1:100/100),breaks=b.hs,guide="none")+
    scale_x_continuous(name=expression(paste("Longitude (",degree,")")),limits=c(-4,2),expand=c(0,0))+
    scale_y_continuous(name=expression(paste("Latitude (",degree,")")),limits=c(4,12),expand=c(0,0))+
    geom_raster(data=ddf,aes(X,Y,fill=DEM),alpha=I(0.4))+
    scale_fill_gradientn(name="Altitude",colours = rainbow(100),breaks=b.dem)+
    coord_equal()
 print(p3)


#   Cleanup downloaded files and return to previous wd
unlink(tmp,recursive=T)
setwd(oldwd)

我的问题如下：

Q1：在上面的示例中，如何使用基本图形绘制p3的图层？

Q2：我怎样才能更明智地指定色标，所以我在RHS上没有一个荒谬的传说？

Answer 1

Q1：您不能在不同的图层上使用不同的填充比例。一种解决方法是使用DEM的填充美学和山体阴影的alpha美学。不幸的是，geom_raster似乎没有像我预期的那样使用alpha美学。您可以使用geom_tile获得相同的效果，只需更长时间：

ggplot(hdf) +
  geom_raster(data=ddf,aes(X,Y,fill=DEM)) +
  scale_fill_gradientn(name="Altitude",colours = rainbow(100),breaks=b.dem) +
  geom_tile(aes(X,Y,alpha=Hill), fill = "grey20") +
  scale_alpha(range = c(0, 0.5)) +
  scale_x_continuous(name=expression(paste("Longitude (",degree,")")),
    limits=c(-4,2),expand=c(0,0)) +
  scale_y_continuous(name=expression(paste("Latitude (",degree,")")),
    limits=c(4,12),expand=c(0,0)) +
  coord_equal() 

Q2：查看?guide_colorbar。它对你的100个颜色中断效果不是很好，但是它的颜色越少越好。

ggplot(hdf)+
  geom_raster(data=ddf,aes(X,Y,fill=DEM))+
  scale_fill_gradientn(name="Altitude",colours = rainbow(20))+
  guides(fill = guide_colorbar()) +
  geom_tile(aes(X,Y,alpha=Hill), fill = "grey20") +
  scale_alpha(range = c(0, 0.5)) +
  scale_x_continuous(name=expression(paste("Longitude (",degree,")")),
    limits=c(-4,2),expand=c(0,0)) +
  scale_y_continuous(name=expression(paste("Latitude (",degree,")")),
    limits=c(4,12),expand=c(0,0)) +
  coord_equal() 

Answer 2

下一版本将支持栅格中的alpha，因此您可以通过以下方式进行绘制：

ggplot(NULL, aes(X, Y)) + 
  geom_raster(data = ddf, aes(fill = DEM)) + 
  geom_raster(data = hdf, aes(alpha = Hill)) +
  scale_fill_gradientn(name="Altitude",colours = rainbow(20))+
  guides(fill = guide_colorbar()) +
  scale_alpha(range = c(0, 0.5), guide = "none") +
  scale_x_continuous(name=expression(paste("Longitude (",degree,")")), limits=c(-4,2),expand=c(0,0)) +
  scale_y_continuous(name=expression(paste("Latitude (",degree,")")), limits=c(4,12),expand=c(0,0)) +
  coord_equal()

无论如何，非常漂亮的情节。

如果您想立即使用它，请尝试从github安装：

library(devtools)
install_github("ggplot2", "kohske", "fix/geom-raster-alpha")

请注意geom_tile和geom_raster在某些设备中看起来有所不同。 也许光栅更适合你的目的。