在单个 3D 图中混合曲面和散点图

Question

我正在研究鲸鱼在特定海底结构周围的分布模式。我正在尝试创建一个 交互式 3D 图 同时显示：

测深作为表面（x = 经度，y = 纬度，z = 深度），
鲸鱼群的地理位置（x=经度，y=纬度，z=固定深度-30米为例).

坐标投影在 UTM 坐标系中。

我通常使用 R 和 ggplot2 包来制作图形。在这里，plotly 包似乎是一个不错的选择。

我从测深光栅 bathy_ras 和点 points 的 data.frame 开始。

> bathy_ras
class       : RasterLayer 
dimensions  : 784, 821, 643664  (nrow, ncol, ncell)
resolution  : 102, 111  (x, y)
extent      : 755070, 838812, -2612148, -2525124  (xmin, xmax, ymin, ymax)
coord. ref. : +proj=utm +zone=58S +datum=WGS84 +ellps=WGS84 +towgs84=0,0,0 
data source : in memory
names       : bathymetry 
values      : -1949.42, -34.27859  (min, max)
> str(points)
'data.frame':   214 obs. of  3 variables:
 $ x: num  774264 777293 775476 773430 773284 ...
 $ y: num  -2534165 -2533556 -2531012 -2532904 -2533695 ...
 $ z: num  -30 -30 -30 -30 -30 -30 -30 -30 -30 -30 ...

我找不到在同一 graph/same 轴上合并我的两个数据集的方法。 我尝试了两种方法，但 none 给了我我想要的输出。

1) 使用 plotly 包在 Rstudio 中创建绘图。

#convert raster into a matrix of bathymetry values
bathy_matrix <- as.matrix(bathy_ras)
> str(bathy_matrix)
  num [1:784, 1:821] -362 -365 -367 -369 -371 ...

#create interactive plot
p <- plot_ly(z=bathy_matrix, type="surface",showscale=FALSE)
#this works fine, it get a 3D interactive surface plot of the seabed

#but if I try to add the "points" layer it doesn't show on the plot
p <- plot_ly(z=bathy_matrix, type="surface",showscale=FALSE) %>%
  add_trace(x = gp_seamounts_df$utmx, y = gp_seamounts_df$utmy, z = gp_seamounts_df$z, type = "scatter3d", mode = "markers", showscale=FALSE, opacity=0.98)

2) 完全从 plotly 网站创建情节。首先，我将栅格 "bathy_ras" 转换为包含所有坐标点 (x,y) 和深度 z

的矩阵

#convert raster into a dataframe 
bathy_df <- as.data.frame(coordinates(bathy_ras))
bathy_df$z <- values(bathy_ras)
> str(bathy_df)
'data.frame':   643664 obs. of  3 variables:
 $ x: num  755121 755223 755325 755427 755529 ...
 $ y: num  -2525179 -2525179 -2525179 -2525179 -2525179 ...
 $ z: num  -362 -361 -360 -359 -358 ...

我创建了一个 plotly 帐户。我在我的 plotly 帐户中将两个数据帧作为 .txt 文件导入：bathy_df 和 points.

这会在 plotly 帐户中创建两个网格。我可以轻松地为这两个 data.frame 编写两个单独的 3D 图：一个是曲面图（如下所示），另一个是散点图。我尝试按照本教程 (http://help.plot.ly/update-a-graphs-data/) 将散点图作为新轨迹包含在曲面图中，但如果散点图是 3D，"insert into" 选项似乎不可用。 surface plot produced from the plotly web interface

是否可以在 plotly 中合并 scatter3D 和曲面图？

nb：我尝试将 raster::persp 与 points() 结合使用，但我对表面图的总体审美不是很满意，这就是为什么我更愿意使用 plotly and/or ggplot2.

Answer 1

我相信你正在做的应该没问题。我认为这可能与您的 x 和 y 坐标有关。曲面图使用 1:ncol(bathy_matrix) 作为 x 轴，使用 1:row(bathy_matrix) 作为 y 轴点（如果您愿意，可以勾选）。

您的点需要在该范围内具有 x 和 y 坐标，它们才能显示在曲面图中。下面是一个简单的例子。

set.seed(123)

x = sample(1:ncol(volcano), size = 50)
y = sample(1:nrow(volcano), size = 50)

z = c()

for(i in 1:50) {z <- c(z, volcano[y[i], x[i]])}

df <- data.frame(x, y, z)

plot_ly(z = volcano, type = "surface") %>% 
  add_trace(data = df, x = x, y = y, z = z, mode = "markers", type = "scatter3d", 
            marker = list(size = 5, color = "red", symbol = 104))

我明白了：

希望这对您有所帮助...

在单个 3D 图中混合曲面和散点图

Mixing surface and scatterplot in a single 3D plot

r

gis

plotly

surface