用geom_raster()、geom_tile或geom_rect()绘制多层

Question

我有一个b/w光栅图像数据的data.frame，我使用它作为背景/基本层。它有三列: x，y，z，其中x和y是各自的坐标，z是定义512 x 512图像的连续值。我将背景填充设置为黑白渐变，并使用geom_raster()在ggplot2中绘图，然后将图像保存到PDF文件中。

### MWE of base layer
# original 512x512 data is read in from a file in matrix format, so here's a mocked up example of same:
h = matrix(data = rep(c(1:512), 512), byrow = T, nrow = 512, ncol = 512)

# convert to data.frame with all the rows of z-data in first column
h = data.frame(z = as.vector(t(h)))

# create equally spaced 512x512 x and y pixel coordinate vectors
x = c(-255:256)
y = c(-255:256)

# add x and y coordinate vectors to the data.frame
h$x = rep(t(x), 512)
h$y = rep(t(-y), each=512)

# plot the data
ggplot() + 
  coord_fixed() +
  geom_raster(data=h, aes(x,y,fill=z)) +
  scale_fill_gradient(low="black", high="white", na.value="transparent")

# save to png   
ggsave("testbaseplot.png", dpi=300)

这在保存的文件中给出了所需的结果。

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接下来，在该基本层的顶部，我绘制了一个或多个附加层。这些层还具有x、y和r。其中r是一个连续的或离散的值，取决于区域。例如，定义区域边界的层将标记离散区域，而在区域中定义拓扑的层将定义拓扑。

理想情况下，我希望两次使用geom_raster()，每层一次(基本，覆盖)，在每一层上使用不同的aes(fill=)，对每一层也使用不同的scale_fill_*()。但是，尝试这样做会导致错误：

# MWE of mock overlay = 4 square labeled regions
# create z-data for some example shapes
r = data.frame(r = as.vector(c(rep(rep(c('a','b'),each=100),100),
                               rep(rep(c('c','d'),each=100),100))))

# create x and y coordinates 
r$x = rep(c(-99:100),200)
r$y = rep(c(-99:100),each=200)

# plot base layer and 1 overlay layer, both as geom_raster
ggplot() + 
  coord_fixed() +
  geom_raster(data=h, aes(x,y,fill=z)) +
  scale_fill_gradient(low="black", high="white", na.value="transparent") + 
  geom_raster(data=r, aes(x,y,fill=r)) +
  scale_fill_manual(values=c("red","white","blue","yellow"))

错误信息：

“填充”的比例已经存在。为“填充”添加另一个刻度，这将取代现有的刻度。错误:连续值提供给离散尺度

我想也许我可以用aes(fill=z)做一个aes(fill=z)，用aes(colour=r)和scale_colour_manual做一个，但是geom_raster()不承认aes(colour=)选项，所以我使用了geom_tile(aes(colour=r))：

# plot looks fine
ggplot() + 
  coord_fixed() +
  geom_raster(data=h, aes(x,y,fill=z)) +
  scale_fill_gradient(low="black", high="white", na.value="transparent") + 
  geom_tile(data=r, aes(x,y,colour=r), fill="transparent") +
  scale_colour_manual(values=c("red","white","blue","yellow"))

# saved file does not
ggsave("testlayerplot.png", dpi=300)

在RStudio的预览窗口中，情节看起来很好，但是当保存为文件(pdf、png等)时，瓷砖层上有一个不想要的行的网格。

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我相信这些行的出现是因为geom_tile的默认填充是灰色的。这是文件格式造成的吗？由于默认的灰色填充geom_tile忽略了fill="transparent"选项？其他原因？

我觉得我走错路了。我可能会把矩阵格式的原始栅格数据转换成x，y，z data.frame格式。因为我更了解data.frame格式。

第一部分：，我可以用ggplot在另一个光栅上画出不需要的线条吗？如果是这样的话，是怎么做的？我还可以在覆盖层中添加一个alpha=.5透明度吗？

第二部分：是否有一种方法可以绘制原始光栅矩阵格式，而不必先转换为x、y、z data.frame格式？如果是这样的话，是怎么做的？我可以在覆盖层上设置透明度吗？

Answer 1

只需做一点点工作，您就可以使用annotate创建背景，而无需映射，因此中心仍然可以使用填充比例尺：

h$z <- (h$z - min(h$z)) / diff(range(h$z))
ggplot() + 
  coord_fixed() +
  annotate(
    geom = 'raster', 
    x = h$x, 
    y = h$y, 
    fill = scales::colour_ramp(c("black", "white"))(h$z)
  ) +
  geom_raster(aes(x, y, fill = r), data = r) +
  scale_fill_manual(values=c("red", "white", "blue", "yellow"))

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