在 igraph r 包中使用地理坐标作为顶点坐标

Question

在 R 的 igraph 包中，我正在努力使用 latitude/longitude 坐标作为图形布局来绘制社交网络。

想象一下这个简单的例子：一个有 4 个节点的网络，您知道其地理位置和连接：

df<-data.frame("from" = c("Bob", "Klaus", "Edith", "Liu"), "to"= c("Edith", "Edith", "Bob", "Klaus"))

这里有节点的元数据，因此鲍勃住在纽约，克劳斯住在柏林，伊迪丝住在巴黎，刘在北京：

meta <- data.frame("name"=c("Bob", "Klaus", "Edith", "Liu"), "lon"=c(-74.00714, 13.37699, 2.34120, 116.40708),  "lat"=c(40.71455, 52.51607, 48.85693, 39.90469))

我们将 g 设为 igraph 对象...

g <- graph.data.frame(df, directed=T, vertices=meta)

...我们将布局定义为 longitude/latitude 坐标

lo <- layout.norm(as.matrix(meta[,2:3]))
plot.igraph(g, layout=lo)

如果您运行使用这些（实际）地理坐标的示例，您会发现它 "relatively" 准确，因为位置彼此相对正确。但是，如果我像这样绘制很多坐标，世界笛卡尔地图看起来 "stretched out"。

有没有一种方法可以让我真正在世界地图上绘制我的节点，使坐标 100% 正确，并且我可以看到我的节点之间的连接？我真的很想继续使用 igraph 包，因为它提供了很多我以后可能需要的功能，当我想分析节点之间的链接时。

Answer 1

解决方案的一个要素无疑是 rescale = FALSE 到 igraph::plot() 的参数，正如我在评论中所建议的那样。 OP问为什么他们得到一个空的情节？这是因为绘图区域仍然限制在沿 x 轴和 y 轴的 [-1; 1] 区间内。这是 igraph::plot() 的默认值。所以我们需要给xlim = c(-180, 180)和ylim = c(-90, 90)参数。这已经给出了正确的定位。然而，如果我们的目标是生成一个带有世界地图的图形，也许最好将 igraph 图写到 cairo SVG 设备上。然后我们将能够在任何 SVG 编辑器中将地图放在图形后面（例如 Inkscape 是一个很好的解决方案），我们仍然可以自由缩放和编辑图形和标签。为此，需要设置其他一些 igraph.plotting 参数，但这已经是关于比例和美学的问题了。这是我用来生成 SVG 输出的代码：

#!/usr/bin/Rscript

require(igraph)
require(Cairo)

df <- data.frame("from" = c("Bob", "Klaus", "Edith", "Liu"), 
    "to" = c("Edith", "Edith", "Bob", "Klaus"))

meta <- data.frame("name" = c("Bob", "Klaus", "Edith", "Liu"), 
    "lon" = c(-74.00714, 13.37699, 2.34120, 116.40708), 
    "lat" = c(40.71455, 52.51607, 48.85693, 39.90469))

g <- graph.data.frame(df, directed = TRUE, vertices = meta)

lo <- layout.norm(as.matrix(meta[,2:3]))

dpi = 1.0
Cairo(file = 'map-graph.svg', type = "svg", 
    units = "in", 
    width = 4 / dpi, 
    height = 2 / dpi, 
    dpi = dpi)

plot.igraph(g, 
    layout = lo, 
    xlim = c(-180, 180), 
    ylim = c(-90, 90), 
    rescale = FALSE, 
    edge.curved = TRUE, 
    edge.arrow.size = 10 / dpi, 
    edge.arrow.width = 0.5 / dpi, 
    vertex.label.dist = 50 / dpi, 
    vertex.label.degree = 90 / dpi, 
    vertex.size = 200 / dpi, 
    vertex.label.cex = 21 / dpi,
    vertex.frame.color = NA, 
    vertex.label.color = '#FFFF00', 
    edge.color = '#FFFFFF',
    vertex.label.family = 'sans-serif',
    edge.width = 16 / dpi)

dev.off()

当igraph 生成的SVG 看起来不错时，我们可以在Inkscape 中打开它。如果是像素图，则导入（Ctrl+i）地图；如果是矢量图形（例如 PDF、SVG），则打开。手动缩放和定位地图以设置与 SVG 中的图形相同的比例（即直到点到达正确的位置）——对于比例缩放，在 Inkscape 中按住 Ctrl。这是此方法的结果：

（地图图像可供维基共享资源用于非商业 public 使用）。

我认为 igraph 可以生成这样的图形，但这不是该软件的主要目的，因此它有其局限性。在某些时候，您可能会考虑使用某些地理信息系统 (GIS) 软件，这些软件正是为执行此类操作而设计的。我没有这方面的经验，但 qgis 可能值得一看。

在 igraph r 包中使用地理坐标作为顶点坐标

Using geo-coordinates as vertex coordinates in the igraph r-package

r

geolocation

igraph

network-analysis