График точек вне сетки как стрелки, указывающие на данные с ggplot2 в R

Ответ 1

В этом решении используются пакеты sp и rgeos для управления пространственными данными, основными пересекающимися линиями которых являются пересекающиеся линии и многоугольник коробки, чтобы получить граничные точки для стрелок. Затем, если вы нарисуете стрелки с geom_segment и нулевой шириной, линия невидима и останется только стрелка.

Эта функция вычисляет пересечения строк:

boxint <- function(xlim, ylim, xp, yp){
    ## build box as SpatialPolygons
    box = cbind(xlim[c(1,2,2,1,1)],
        ylim[c(1,1,2,2,1)])
    box <- sp::SpatialPolygons(list(sp::Polygons(list(sp::Polygon(box)),ID=1)))

    ## get centre of box
    x0=mean(xlim)
    y0=mean(ylim)

    ## construct line segments to points
    sl = sp::SpatialLines(
        lapply(1:length(xp),
               function(i){
                   sp::Lines(list(sp::Line(cbind(c(x0,xp[i]),c(y0,yp[i])))),ID=i)
               }
               )
        )
    ## intersect lines segments with boxes to make points
    pts = rgeos::gIntersection(sl, as(box, "SpatialLines"))
    as.data.frame(sp::coordinates(pts), row.names=1:length(xp))
}

И это возвращает geom со стрелками:

wherelse <- function(xlim, ylim, points){
    ## get points outside bounding box
    outsides = points[!(
        points$lng>=xlim[1] &
            points$lng <= xlim[2] &
                points$lat >= ylim[1] &
                    points$lat <= ylim[2]),]
    npts = nrow(outsides)
    ## get centre point of box
    x = rep(mean(xlim),npts)
    y = rep(mean(ylim),npts)

    ## compute box-point intersections
    pts = boxint(xlim, ylim, outsides$lng, outsides$lat)
    pts$x0=x
    pts$y0=y
    ## create arrow segments as invisible lines with visible arrowheads
    ggplot2::geom_segment(data=pts, aes(x=x0,y=y0,xend=x,yend=y),
       lwd=0, arrow=grid::arrow(length=unit(0.5,"cm"),
       type="closed"),col="magenta")
}

Итак, ваш пример, основной сюжет:

sp = ggplot() + 
  geom_polygon(
   data=all_states, 
    aes(x=long, y=lat, group = group),colour="gray",fill="gray" ) + 
    coord_cartesian(ylim=c(30, 52), xlim=c(-128,-114)) + 
    geom_point(data=te,aes(x=lng,y=lat),color="blue",size=5,alpha=0.6)

а затем добавьте стрелки с помощью:

sp + wherelse(c(-128,-114), c(30,52), te)

Не уверен, что есть возможность рисовать стрелки точно так, как вы хотите их!

Ответ 2

Вот моя попытка. Это самое близкое, что я получил. Я использовал gcIntermediate() для вычисления кратчайшего расстояния между центральной точкой вашей карты США и точками данных, которые остаются за пределами bbox. Следовательно, позиции стрелок могут быть не такими, какие вы хотите. Я надеюсь, что кто-то другой предоставит лучшее решение, основанное на этой попытке.

Сначала я разместил ваш df (т.е. te) с центральной точкой на увеличенной карте США. Затем я выбрал точки данных, которые не находятся в bbox на карте США. Затем добавьте два столбца, чтобы указать центральную точку карты США. Переименуйте два столбца и вычислите кратчайшее расстояние с помощью gcIntermediate.

library(dplyr)
library(ggplot2)
library(geosphere)

filter(te, !between(lng, -128, -114) | !between(lat, 30, 52)) %>%
mutate(start_long = (-128 - 114) / 2,
       start_lat = (30 + 52) / 2) %>%
rename(end_lat = lat, end_long = lng) %>%
do(fortify(as(gcIntermediate(.[,c("start_long", "start_lat")],
                             .[,c("end_long", "end_lat")],
                             100,
                             breakAtDateLine = FALSE,
                             addStartEnd = TRUE,
                             sp = TRUE), "SpatialLinesDataFrame"))) -> foo

foo содержит 100 точек данных для рисования соответствующей строки. Я выбрал точки данных, которые находятся близко к границе bbox. Я специально искал две точки данных для каждой строки, чтобы позже использовать geom_segment(). Я признаю, что немного играл с фильтром. В конце концов, я не подмножал данные, используя lat в этом случае.

filter(foo, between(long, -128, -126.5) | between(long, -115.5, -114)) %>%
group_by(group) %>%
slice(c(1,n())) -> mydf

На следующем шаге я перестроил фрейм данных на основе этой ссылки

mutate(mydf, end_long = lag(long), end_lat = lag(lat)) %>%
slice(n()) -> mydf2

Наконец, я нарисовал карту со стрелками. Надеюсь, это предоставит вам какую-то основу. Я также надеюсь, что другие пользователи SO предоставят лучшие решения.

ggplot() +
geom_polygon(data = all_states, aes(x = long, y = lat, group = group),
             colour = "gray", fill = "gray" ) +
coord_cartesian(ylim = c(30, 52), xlim = c(-128,-114)) +
geom_point(data = te, aes(x = lng,y = lat), color = "blue", size = 5,alpha = 0.6) +
geom_segment(data = mydf2, aes(x = end_long, xend = long,
                               y = end_lat, yend = lat, group = group),
                               arrow = arrow(length = unit(0.2, "cm"), ends = "last"))