在 ggplot 中创建具有给定最大和最小 x 值的平滑图

Question

我想在 ggplot 中创建一个绘图，显示潮汐系统在几天的时间跨度内的水位。我有每个高潮和低潮的水位，但是当我在 ggplot 中绘制它们时，线条看起来很前卫，我希望它看起来是弯曲的。我尝试使用 geom_smooth 但这行不通。有人知道吗？

+---------------+-------------+ | Water.level_m | Time_h | +---------------+-------------+ | 3.9 | 0 | | 1.4 | 0.270833333 | | 3.8 | 0.516666667 | | 1.5 | 0.7875 | | 3.7 | 1.041666667 | | 1.7 | 1.308333333 | | 3.9 | 1.5625 | | 1.7 | 1.829166667 | | 3.6 | 2.091666667 | | 1.8 | 2.35 | | 3.8 | 2.608333333 | | 1.7 | 2.875 | | 3.6 | 3.141666667 | | 1.8 | 3.4 | | 3.9 | 3.654166667 | | 1.6 | 3.9375 | | 3.8 | 4.191666667 | | 1.6 | 4.454166667 | | 4.1 | 4.704166667 | | 1.3 | 4.9875 | | 4.2 | 5.245833333 | | 1.2 | 5.504166667 | | 4.4 | 5.75 | | 0.9 | 6.025 | | 4.5 | 6.275 | | 0.8 | 6.5375 | | 4.8 | 6.7875 | | 0.6 | 7.058333333 | | 4.8 | 7.308333333 | | 0.5 | 7.566666667 | | 5 | 7.816666667 | | 0.4 | 8.083333333 | | 5 | 8.3375 | | 0.2 | 8.6 | | 5.2 | 8.85 | | 0.2 | 9.108333333 | | 5.1 | 9.3625 | | 0.1 | 9.625 | | 5.2 | 9.879166667 | | 0.2 | 10.14166667 | | 5.1 | 10.39166667 | +---------------+-------------+

Answer 1

平滑线的一种可能性是在每对点之间制作 sigmoid curve。由于您没有以易于复制的格式提供数据，让我们按如下方式制作一些模拟数据：

df <- data.frame(
  x = 1:20,
  y = rep(c(-1, 1), 10) * 1:20
)

ggplot(df, aes(x, y)) +
  geom_line()

您可以按如下所示制作 S 形曲线：

sigmoid <- cbind(head(df, -1), tail(df, -1))
names(sigmoid)[3:4] <- c("xend", "yend")

sigmoid <- apply(sigmoid, 1, function(dat) {
  x <- seq(dat[["x"]], dat[["xend"]], length.out = 10)
  A <- dat[["y"]]
  K <- dat[["yend"]]
  B <- 10
  C <- 1
  mid <- mean(c(dat[["x"]], dat[["xend"]]))
  y <- A + (K - A) / (C + exp(-B * (x - mid)))
  data.frame(x = x, y = y)
})

sigmoid <- do.call(rbind, sigmoid)

请随意更改 B 和 C 参数以适合您的数据。查看上面链接的维基百科页面以了解参数的说明。

现在绘图与输入数据的组合如下所示：

ggplot(df, aes(x, y)) +
  geom_line() +
  geom_line(data = sigmoid, colour = "red")

为了不误导人们使用您的图表，我建议将实际测量结果作为点包含在图表中。

Answer 2

您可以使用 spline() 对您的原始数据点进行插值：

df <- data.frame(
  x = 1:20,
  y = rep(c(-1, 1), 10) * 1:20
)

ggplot(df, aes(x, y)) +
  geom_line() +
  geom_line(data = as.data.frame(spline(df, n = 300, method = 'natural')), aes(x = x, y = y), color = 'red')

在 ggplot 中创建具有给定最大和最小 x 值的平滑图

Create a smooth plot with given maximum and minumun x values in ggplot

curve

ggplot2