R 中的 3D pipe/tube 图 - 创建树根图

Question

我正在尝试在 R 中创建模拟树根的 3D 图。这是一个根系随时间增长的示例：

这本质上是一个 3D 圆柱体网络，其中圆柱体直径（以及可选的颜色）表示根部的大小。可用数据包括：

根质心的 x、y、z
"parent" 根的方向（例如 +x、-x、+y、-y、+z、-z），尽管可以通过几种不同的方式获取此信息，包括通过计算 x , y, z 父级直接在绘图之前。
根的大小

示例 3D 数据是 here，但这是我第一次使用 ggplot2::geom_spoke:

在 2D 中尝试它

dat <- data.frame(x = c(0,1,-1,0,1,-1),
              y = c(-1,-1,-1,-2,-2,-2),
              biomass = c(3,1.5,1.5,1,1,1), 
              parent.dir = c("+y","-x","+x","+y","+y","+y"))
dat$parent.dir <- as.numeric(as.character(factor(dat$parent.dir, 
                                             levels = c("-x", "+x", "-y", "+y"),
                                             labels = c(pi, 0, pi*3/2, pi/2)))) 

ggplot(dat, aes(x = x, y = y)) +
  geom_point(x = 0, y = 0, size = 20) +
  geom_spoke(radius = 1,
         aes(angle = parent.dir,
             size  = biomass)) + 
  coord_equal()

我更喜欢基于 ggplot2 框架的解决方案，但我意识到 ggplot2 没有大量的 3D 选项。一种有趣的方法可能是通过 ggraph 和 tidygraph 包创造性地利用网络图的概念。据我所知，虽然这些软件包只能在 2D 中运行，但他们的开发人员也有一些 interesting related ideas 也可以应用的 3D。

rgl 中的库似乎是 R 中 3D 绘图的首选，但 rgl 解决方案似乎复杂得多，并且缺乏 [=13= 的其他好处]]，比如例子中按年份分面，轻松调整比例等

示例数据在这里：

Answer 1

我不明白你的数据格式，所以我确定这不是你想要的显示方式，但它展示了如何在 rgl:[=16= 中绘制一堆圆柱体]

root <- read.csv("~/temp/root.csv")
segments <- data.frame(row.names = unique(root$parent.direction),
                       x = c(-1,0,1,0,0),
                       y = c(0,1,0,0,-1),
                       z = c(0,0,0,0.2,0))
library(rgl)
open3d()
for (i in seq_len(nrow(root))) {
        rbind(root[i,2:4], 
              root[i,2:4] - segments[root$parent.direction[i],]) %>%
        cylinder3d(radius = root$size[i]^0.3, closed = -2, sides = 20) %>%
        shade3d(col = "green")
}
decorate3d()

这给出了以下显示（在原来的可旋转）：

如果你想让每个圆柱体看起来更光滑，你可以通过 addNormals，或者在 cylinder3d 中使用 sides = <some big number> 使它们看起来更圆。

R 中的 3D pipe/tube 图 - 创建树根图

3D pipe/tube plots in R - creating plots of tree roots

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