在栅格单元周围绘制轮廓答案

【问题标题】：Plot outline around raster cells在栅格单元周围绘制轮廓
【发布时间】：2016-01-13 01:10:19
【问题描述】：

使用 ggplot2 我想绘制一个多边形（凸包？），它尊重光栅图的单元边界（使用geom_raster 创建）。我可以使用凸包方法，但它们会通过 x-y 坐标而不是光栅图的单元格周围（抱歉，我的术语受我的无知影响）。例如，给定以下具有分类属性d的x-y坐标数据：

df <- data.frame(x = c(295, 300, 305, 310, 295, 300, 305, 310),
                 y = c(310, 310, 310, 310, 315, 315, 315, 315),
                 d = c(2, 2, 2, 1, 2, 1, 1, 1))

我可以使用 ggplot2 的 geom_raster 将属性绘制为填充：

ggplot(df, aes(x, y)) +
  geom_raster(aes(fill = d)) +
  coord_fixed()

给予：

但我想要的是d 定义的类别的轮廓外壳。像这样的：

我可以使用基本 R 和 ggplot2 来做到这一点，还是有办法使用 raster 包或其他一些网格/栅格/GIS 包？我更喜欢让它尽可能简单。

【问题讨论】：

标签： r ggplot2

【解决方案1】：

您当然可以使用 R 的空间设施获得这些多边形。这是一种方法：

library(raster)

## Convert your data.frame to a raster object
r <- rasterFromXYZ(df)

## Extract polygons
pp <- rasterToPolygons(r, dissolve=TRUE)

## Convert SpatialPolygons to a format usable by ggplot2
outline <- fortify(pp)

## Put it all together:
ggplot(df, aes(x, y)) +
    geom_raster(aes(fill = d)) +
    coord_fixed() +
    geom_path(aes(x = long, y = lat, group = group), data = outline, 
              size=1.5, col="gold")

【讨论】：

这行得通，但对我来说只是其中的一部分。有没有办法将多边形对象用作 ggplot2 中的图层？也许是另一个光栅包转换例程？
@AlexT 尝试，例如，执行obj <- fortify(pp)，然后将其附加到您示例中的ggplot() 调用：geom_path(aes(x = long, y = lat, group = group), data = obj)。它可以工作，即使我猜这不是 ggplot2 用户会怎么做...
效果很好。我似乎必须加载 maptools 包才能使 fortify 工作。我可以将整个转换组合在一个 dplyr 字符串中，这使它变得美观且可读：outline <- df %>% rasterFromXYZ() %>% rasterToPolygons(dissolve = TRUE) %>% fortify(region = "d")
感谢您使用fortify 步骤更新您的答案。

【解决方案2】：

不幸的是，包作者不再推荐来自 {ggplot2} 的fortify()。那些包作者也不再推荐来自 {broom} 包的建议替换 tidy()！

幸运的是，我们可以使用 {sf} 包重新创建 Josh O'Brien 的答案。我们仍然依赖 {raster} 包中的一些功能，但一旦修复了假定的错误，这些功能可能可以用 {stars} 包替换（请参阅https://github.com/r-spatial/sf/issues/1389）。如果您的栅格非常大，使用 {stars} 可能会有优势，因为将栅格（或数据框）转换为连续的多边形可能非常慢（请参阅https://gis.stackexchange.com/a/313550/114075）。

这是代码（借用 Josh O'Brien 的设置）：

library(raster)
library(rgeos)
library(ggplot2)
library(sf)

df <- data.frame(x = c(295, 300, 305, 310, 295, 300, 305, 310),
                 y = c(310, 310, 310, 310, 315, 315, 315, 315),
                 d = c(2, 2, 2, 1, 2, 1, 1, 1))

## Convert your data.frame to a raster object
r <- raster::rasterFromXYZ(df)

## Extract polygons
pp <- raster::rasterToPolygons(r, dissolve = TRUE)

## Convert SpatialPolygons to a format usable by ggplot2
outline <- sf::st_as_sf(pp)

## Put it all together:
## The polygon "outline" is filled by default so will cover up the
## raster values. Use fill = NA for the geom_sf() to just use the
## gold border color. 
ggplot(df) +
  geom_raster(aes(x = x, y = y, fill = d)) +
  geom_sf(data = outline, size = 1.5, col = "gold", fill = NA)

或者，将sf 对象转换为LINESTRING，则无需在对geom_sf() 的调用中使用fill = NA 参数：

library(raster)
library(rgeos)
library(ggplot2)
library(sf)

df <- data.frame(x = c(295, 300, 305, 310, 295, 300, 305, 310),
                 y = c(310, 310, 310, 310, 315, 315, 315, 315),
                 d = c(2, 2, 2, 1, 2, 1, 1, 1))

## Convert your data.frame to a raster object
r <- raster::rasterFromXYZ(df)

## Extract polygons
pp <- raster::rasterToPolygons(r, dissolve = TRUE)

## Or you can cast to a linestring instead of using a polygon
## and then having to use the fill = NA argument in the 
## geom_sf() call
outline <- sf::st_as_sf(pp) %>% st_cast("LINESTRING")

ggplot(df) +
  geom_raster(aes(x = x, y = y, fill = d)) +
  geom_sf(data = outline, size = 1.5, col = "gold")

【讨论】：