R用ggplot2 geom_spoke绘制膨胀方向箭头

Question

我正在尝试绘制膨胀方向（md $ Swell.Dir和height（md $ m），以便结果是类似于下面的图形;

以下是使用dput的一小部分数据样本;

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，我使用;

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;

  

＆＃34;这是geom_segment的极坐标参数化。当你拥有描述方向和距离的＆gt;变量时，这很有用。＆＃34;

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预期的结果，而且辐条没有偏振方向。

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。

我已经在这些链接here，here和here上阅读了类似的问题，但尝试建议的解决方案并没有给我预期的结果。我认为我的问题可能在于ggplot如何为geom_segment函数计算xend和参数，但我找到了解决这个问题的方法。

感谢您的帮助。

Answer 1

看一下这里的示例：http://docs.ggplot2.org/current/geom_spoke.html

您需要修改一些内容。

1. 如何定义角度。
   我认为，现在的角度定义为度数，其中0度将是直线向上（北）。但是，geom_spoke()代码使用sin()和cos()函数，其中角度以弧度定义。
   根据这个例子，直接向右（东）是0或2 * pi，直上（北）是pi / 2，左（西）是pi，下（南）是pi * 1.5等等所以你需要将学位转换为适当的单位。 （即（（-degrees + 90）/ 360）* 2 * pi）

2. 如何定义半径。
    半径显示的方式取决于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轴的定义单位与函数的数学假设相同，则效果最佳。

如果您真的想使用geom_spoke()，那么以下代码将为您提供大部分内容，但要知道在将两个轴转换为相同单位之前角度将不准确：

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 )

如果您对geom_spoke()的替代方法持开放态度，那么您可以使用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="→")

Answer 2

如果您有指南针度数，那么它是从北方开始的，并且方向是顺时针方向，则从度数到半径的转换无效。要将其转换为半径，您需要执行以下操作：

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

然后您将拥有正确的半径。