在 ggplot2 中创建平滑线和置信区间形成 lmer 模型的新手问题

Question

对不起，这是一个愚蠢的简单问题，但我已经尝试了我在网上找到的所有解决方案，但都无济于事。这也是我第一次 post 在这里，我试图遵循格式方面的规则。可笑的是，我已经完全达到了我想要的效果，将绘图保存为 png，然后当我几周后返回代码时它不起作用，现在我无法复制我拥有的东西。

我试着在这里给出一些示例数据（从这个网站借用一些虚构的数据——希望没问题）。

tempEf <- data.frame(
  N = rep(c("1", "2","1", "2","1", "2","1"), each=5, times=11),
  Myc = rep(c("1", "2", "3", "4", "5"), each=1, times=77),
  TRTYEAR = runif(385, 1, 15),
  site = rep(c(1:77), each=5, times=1),#77 sites
  Asp = runif(385, 1, 5)
)

# Make up some response data
tempEf$r <- 2*tempEf$TRTYEAR +                   
  -8*as.numeric(tempEf$Myc=="1") +
  4*as.numeric(tempEf$N=="1") +
  0.1*tempEf$TRTYEAR * as.numeric(tempEf$N=="1") +
  0.2*tempEf$TRTYEAR*as.numeric(tempEf$Myc=="1") +
  -11*as.numeric(tempEf$Myc=="1")*as.numeric(tempEf$N=="1")+ 
  0.5*tempEf$TRTYEAR*as.numeric(tempEf$Myc=="1")*as.numeric(tempEf$N=="1")+ 
  as.numeric(tempEf$site) +  #Random intercepts; intercepts will increase by 1
  tempEf$TRTYEAR/10*rnorm(385, mean=0, sd=2)    #Add some noise
#fit model
library(lme4)
model <- lmer(r ~ Myc * N + TRTYEAR + Asp + (1|site), data=tempEf)
tempEf$fit <- predict(model)   #Add model fits to dataframe

我的目标是：

根据 lmer 模型计算拟合值和 95% 置信区间
根据我的因变量 ("r") 分别绘制“Myc”的 2 个水平的拟合值 ("fit")，根据 Myc 着色。出于此图的目的，我想忽略 N 和 Asp（在我的真实数据中，这些是控制变量，在模型中很重要但不重要）
将我的 95% 置信区间添加到这 2 行

这一切看似简单，其实大错特错！

我在这里获得了我的拟合值和 95% CI，这给了我拟合值、upr 和 lwr:

predicted_EF<-predictInterval(model, tempEf)

然后我将它们添加到我的原始数据框中：

tempEf<-cbind(tempEf,predicted_EF)

然后我这样做：

ggplot(tempEf,aes(TRTYEAR, r, group=Myc, col=Myc )) + 
  geom_line(aes(y=fit, lty=Myc), size=0.8) +
  geom_point(alpha = 0.3) + 
  theme_bw()

这给了我锯齿状的线条，如下所示： crappy graph

我可以使用 geom_smooth 而不是 geom_line，它给出了平滑的线条，但我相信这是将线条拟合到原始数据，而不是模型拟合值？我还可以使用 geom_abline 为 Myc 的每个级别拟合单独的回归线（使用拟合变量），但也不确定这是否正确。

ggplot(tempEf,aes(TRTYEAR, r, group=Myc, col=Myc, fill = Myc)) + 
  geom_smooth(method="lm",se = FALSE)+
  geom_point(alpha = 0.3)+
  theme_bw()

然后尝试使用我的 upr 和 lwr 变量添加 95% 的置信区间导致锯齿状的置信带：

ggplot(tempEf,aes(TRTYEAR, r, group=Myc, col=Myc, fill = Myc)) + 
  geom_smooth(method="lm",se = FALSE)+
  geom_point(alpha = 0.3) +
  geom_ribbon(alpha=0.1,
              aes(ymin=lwr,ymax=upr,fill = Myc, colour = NA))+
  theme_bw()

如何获得具有平滑置信区间的平滑线？我做错了什么（很多，我敢肯定！）。

感谢您的帮助。

Answer 1

我认为这是一个 "classical" 效果图（或估计的边际均值）任务。您可以使用 ggeffects-package 轻松完成此操作，网站上有大量示例。

根据您的数据，您只需调用 ggpredict(model, c("TRTYEAR", "Myc")):

library(ggeffects)
pred <- ggpredict(model, c("TRTYEAR", "Myc"))
pred
#> 
#> # Predicted values of r
#> # x = TRTYEAR
#> 
#> # Myc = AM
#>   x predicted std.error conf.low conf.high
#>   0     0.797     0.737   -0.647     2.241
#>   2     5.361     0.727    3.936     6.786
#>   6    14.489     0.716   13.085    15.892
#>   8    19.052     0.715   17.652    20.453
#>  10    23.616     0.716   22.213    25.020
#>  16    37.308     0.737   35.863    38.752
#> 
#> # Myc = ECM
#>   x predicted std.error conf.low conf.high
#>   0    -5.575     0.737   -7.019    -4.130
#>   2    -1.011     0.727   -2.436     0.415
#>   6     8.117     0.716    6.713     9.520
#>   8    12.681     0.715   11.280    14.081
#>  10    17.244     0.716   15.841    18.648
#>  16    30.936     0.737   29.492    32.380
#> 
#> Adjusted for:
#> *    N = Nhigh
#> *  Asp =  2.99
#> * site = 0 (population-level)

plot(pred)
#> Loading required namespace: ggplot2

plot(pred, add.data = TRUE)

^{由 reprex package (v0.3.0)}

创建于 2019-12-11

Answer 2

ggeffects 包看起来超级棒，非常值得一试。为了回答您关于为 Myc 的每个级别分别放置多行的问题，ggplot(aes(group = )) 调用中的 interaction 函数始终是快速执行此操作的便捷工具。在您的例子中，您包含了四个分类变量，其中一个是按颜色编码的。将其他三个拆分为每个（在每个子组下）给出直线和色带：

ggplot(tempEf, aes(TRTYEAR, r, group = interaction(site, N, Myc), col=Myc, fill = Myc)) +
  geom_point(alpha = 0.3) +
  geom_line(aes(y = fit)) +
  geom_ribbon(aes(ymin = lwr, ymax = upr), alpha = 0.1, colour = NA)

给出一组代表每个 Myc x site x N 分组的线条和色带。我认为根据您的要求，它是您想要的其他输出（来自 ggeffects），但万一这仍然是一个有用的工具：

在 ggplot2 中创建平滑线和置信区间形成 lmer 模型的新手问题

Newbie problems with creating smooth lines and confidence intervals form lmer model in ggplot2

r

ggplot2

lme4