R_3D图(一)

作者：李誉辉  

四川大学在读研究生 

前言

继R_ggplot2基础连载结束，今天开启R_3D图系列的连载。内容较丰富，大家可以收藏后在慢慢学习。你们的点赞和转发是对我最大的支持。

准备工作：

安装ggforce包

devtools::install_github('thomasp85/ggforce')
install.packages("plot3D")

1.基础图形

1.1 三维地形图persp()

persp()函数在平面上绘制一个三维透视图，需要指定观察方向等信息。 persp()函数用于绘制曲面，相当于z = f(x, y)函数绘图。
语法：

persp(x = seq(0, 1, length.out = nrow(z)),  
      y = seq(0, 1, length.out = ncol(z)),   
      z, xlim = range(x), ylim = range(y),   
      zlim = range(z, na.rm = TRUE),   
      xlab = NULL, ylab = NULL, zlab = NULL,   
      main = NULL, sub = NULL,   
      theta = 0, phi = 15, r = sqrt(3), d = 1,   
      scale = TRUE, expand = 1,   
      col = "white", border = NULL, ltheta = -135, lphi = 0,   
      shade = NA, box = TRUE, axes = TRUE, nticks = 5,   
      ticktype = "simple", ...)   

参数解释：

• x, y, 表示x和y坐标，必须按照升序排列，默认从0到1等间距的数值，
  如果x是一个含有2个元素的列表，这x\(x和x\)y则分别用于指定x，y。
  

• z 为一个矩阵，表示z坐标。z也可以用x列表指定。
  

• xlim, ylim, zlim，表示指定坐标轴显示范围，需要能够完全覆盖图形。
  

• xlab, ylab,表示指定坐标轴标题内容，只能是字符串，数字也会被转成字符串。
  

• main, sub, 表示指定主标题和副标题内容。
  

• theta, phi, 指定观察方向，
  theta指定左右角度(俯视图顺时针旋转为正)，phi指定余纬度(上下角度，前视图顺时针旋转为正)。
  

• r, 表示观测点与绘图立方体中心的距离。
  

• d, 用于指定透视强度，d>1则将降低透视效果，d<1则将扩大透视效果。
  

• scale, 表示3个坐标轴是否独立转化形成表面网格，TRUE则x, y,z坐标轴各自独立转化，
  FALSE则x, y,z坐标轴同比例缩放转化，以保留曲面真实曲率，在DEM地形图中很有用。
  

• expand, 表示指定z轴缩放系数，expand < 1则z方向缩小，expand > 1则z方向放大。
  

• col, 表示指定网格面的颜色，透明色将被忽略，循环赋予(nx-1)*(ny-1)个曲面网格面。
  

• border, 表示指定网格线的颜色, 默认NULL对应par("fg")前景颜色，前景颜色默认“black”。
  值NA表示z对应边框颜色，当曲面有阴影时，关闭网格边线很有用。
  

• ltheta, lphi, 表示指定打光方向，光线照射不到的地方将产生阴影。
  ltheta(俯视图逆时针旋转为正)相当于改变房子的朝向, lphi(前视图逆时针为正)相当于太阳升起落下。
  光线起始位置为沿z轴负方向。
  与观察方向相反，是因为打光方向与如进入眼睛的光都是矢量。
  

• shade, 表示指定阴影指数，曲面网格上的阴影通过公式: ((1+d)/2)^shade计算，
  其中d表示垂直曲面网格的单位矢量与光源方向单位矢量的点积。
  shade值相当于点光源模型中一个点产生的阴影，shade值趋近于0则不产生阴影。0.5至0.75效果类似日光照明。
  

• box, 表示是否显box框线，默认TRUE显示。
  

• axes, 表示是否显示绘图立方体的坐标轴刻度及刻度线标签。默认TRUE显示。
  

• ticktype, 表示指定坐标轴类型，默认"simple"表示仅仅绘制一个“箭头”,沿箭头方向数值逐渐增大。
  “detailed”表示每个2维平面都绘制完整的坐标轴。box = FALSE则不显示坐标轴。
  

• nticks, 表示指定坐标轴刻度线数量(大约数量)，若ticktype = "simple"则失效。
  

• …, 其它绘图参数，与par()参数一样。

1.1.1 DEM地形图

require(plot3D)

# 三维地图模型可视化
class(volcano)

[1] “matrix”

dim(volcano)

[1] 87 61

z <- 3 * volcano  # 放大高度坐标
x <- 10 * (1:nrow(z))  # 相当于从南到北
y <- 10 * (1:ncol(z))  # 相当于从东到西

par(bg = "slategray")  # 设定背景颜色为slategray

# 显示曲面网格，网格边线颜色为洋红，显示box框线
persp(x, y, z, theta = 135, phi = 30, col = "green3", scale = FALSE, ltheta = -120, 
    shade = 0.75, border = "magenta", box = TRUE)

# 不显示曲面网格，border = NA, 不显示box边框, expand>1放大z轴
persp(x, y, z, theta = 135, phi = 30, col = "green3", expand = 1.5, scale = FALSE, 
    ltheta = -120, shade = 0.75, border = NA, box = FALSE)

# 观察方向全部为0度。结果x轴从左到右，y轴从下到上。
persp(x, y, z, theta = 0, phi = 0, col = "green3", scale = FALSE, ltheta = -120, 
    shade = 0.75, border = NA, box = TRUE, ticktype = "simple")

# 观察方向：theta顺时针旋转45度(俯视图观测)
persp(x, y, z, theta = 45, phi = 0, col = "green3", scale = FALSE, ltheta = -120, 
    shade = 0.75, border = NA, box = TRUE, ticktype = "simple")

# 观察方向：phi顺时针旋转20度(前视图观测)
persp(x, y, z, theta = 45, phi = 20, col = "green3", scale = FALSE, ltheta = -120, 
    shade = 0.75, border = NA, box = TRUE, ticktype = "simple")

# 打光方向：ltheta=0, lphi = 0,
# 即光线向下直射到地面，结果阴影消失，相当于全亮。
persp(x, y, z, theta = 45, phi = 20, col = "yellow", scale = FALSE, ltheta = 0, 
    lphi = 0, shade = 0.75, border = NA, box = TRUE, ticktype = "simple")

# 打光方向：ltheta = -45， lphi = 0度，即入射光方向结果仅仅山脊右边有阴影。
persp(x, y, z, theta = 45, phi = 20, col = "yellow", scale = FALSE, ltheta = -45, 
    lphi = 0, shade = 1, border = NA, box = TRUE, ticktype = "simple")

# 打光方向：ltheta = -45, lphi = -10, 结果阴影越过了山脊，阴影覆盖区域增加。
persp(x, y, z, theta = 45, phi = 20, col = "yellow", scale = FALSE, ltheta = -45, 
    lphi = -10, shade = 1, border = NA, box = TRUE, ticktype = "simple")

# 打光方向：ltheta = -45, lphi = 10, 结果阴影后退，阴影覆盖区域减小。
persp(x, y, z, theta = 45, phi = 20, col = "yellow", scale = FALSE, ltheta = -45, 
    lphi = 10, shade = 1, border = NA, box = TRUE, ticktype = "simple")

1.1.2 根据数学关系z=f(x, y)绘制曲面，增加颜色映射

require(plot3D)

par(bg = "white")  # 设置背景颜色为白色

x <- seq(-1.95, 1.95, length = 30)
y <- seq(-1.95, 1.95, length = 35)
z <- outer(x, y, function(a, b) a * b^2)  # 根据函数关系计算x,y外积，生成网格
nrz <- nrow(z)
ncz <- ncol(z)

# 自定义组合调色板，生成渐变色条函数
jet.colors <- colorRampPalette(c("cyan", "magenta"))

nbcol <- 100
color <- jet.colors(nbcol)  # 取自定义色板中100个颜色

# 计算曲面网格中心的z值
zfacet <- z[-1, -1] + z[-1, -ncz] + z[-nrz, -1] + z[-nrz, -ncz]
# 给网格中心z坐标增加分箱
facetcol <- cut(zfacet, nbcol)  # 分箱，100个分割点，99段。

# 绘制三维曲面图，
persp(x, y, z, col = color[facetcol], phi = 30, theta = -30)  # 颜色与分箱对应，一个箱体一种颜色

1.1.3 tran3d()上添加几何对象

tran3d(x, y, z, pmat)
tran3d()通过一个4*4矩阵，将x, y, z三维坐标转化为透视图上的二维坐标。
可以在persp()绘图对象上添加几何对象。

require(plot3D)
require(grDevices)  # tran3d函数 

# 数学公式生成网格坐标。
x <- seq(-10, 10, length = 30)
y <- x
f <- function(x, y) {
    r <- sqrt(x^2 + y^2)
    10 * sin(r)/r
}  # 数学公式
z <- outer(x, y, f)  # z不是x和y的简单运算，而是在函数f关系下作外积(向量叉乘)运算。才能形成网格。  
z[is.na(z)] <- 1  # 缺失值更新为值1

op <- par(bg = "white")  # 设置背景颜色为白色

# 绘制三维曲面
persp(x, y, z, theta = 30, phi = 30, expand = 0.5, col = "springgreen")  # z轴缩短

res <- persp(x, y, z, theta = 30, phi = 30, expand = 0.5, col = "springgreen", 
    ltheta = 120, shade = 0.75, ticktype = "detailed", xlab = "X", ylab = "Y", 
    zlab = "Sinc(r)")

# 返回4*4的矩阵，
round(res, 3)  # 四舍五入，保留3位小数

  [,1]   [,2]   [,3]   [,4]

[1,] 0.087 -0.025 0.043 -0.043 [2,] 0.050 0.043 -0.075 0.075 [3,] 0.000 0.074 0.042 -0.042 [4,] 0.000 -0.273 -2.890 3.890

# 在persp绘图对象上插入几何对象，使用trans3d()函数，使用R自带绘图函数points和lines函数
xE <- c(-10, 10)
xy <- expand.grid(xE, xE)  # expand.grid函数根据多个向量生成数据框
points(trans3d(xy[, 1], xy[, 2], 6, pmat = res), col = "magenta", pch = 16)  # 16号点型
lines(trans3d(x, y = 10, z = 6 + sin(x), pmat = res), col = "magenta")  # 增加一条正弦图

# 增加一个圆环线
phi <- seq(0, 2 * pi, len = 201)
r1 <- 7.725
xr <- r1 * cos(phi)
yr <- r1 * sin(phi)
lines(trans3d(xr, yr, f(xr, yr), res), col = "magenta", lwd = 2)  # 圆环线宽为2

# 查看trans3d返回结果，结果为x,y坐标组成的列表
str(trans3d(xy[, 1], xy[, 2], 6, pmat = res))

List of 2 $ x: num [1:4] -0.412 0.149 -0.076 0.346 $ y: num [1:4] -0.0046 -0.2101 0.1766 0.0888

1.2 image2D()及contour2D()

• image2D()扩展了可以绘制2维图(matrix数据)和3维图(array数据)，也可以是列表数据源。
  

• contour2D()是R自带的contour函数的扩展。

语法：

# 简单用法
image2D (z, ...)

# 仅仅绘制等高线
contour2D (z, x = seq(0, 1, length.out = nrow(z)),
         y = seq(0, 1, length.out = ncol(z)), ...,
         col = NULL, NAcol = NULL, 
         colkey = NULL, resfac = 1,
         clab = NULL, add = FALSE, plot = TRUE)

## 数据源z是矩阵
image2D(z, x = seq(0, 1, length.out = nrow(z)), 
               y = seq(0, 1, length.out = ncol(z)), colvar = z, ...,
               col = NULL, NAcol = "white", breaks = NULL,
               border = NA, facets = TRUE, contour = FALSE, 
               colkey = NULL, resfac = 1, clab = NULL, 
               lighting = FALSE, shade = NA, ltheta = -135, lphi = 0,
               theta = 0, rasterImage = FALSE,
               add = FALSE, plot = TRUE) 

# 数据源z是数组
image2D(z, margin = c(1, 2), subset, ask = NULL, ...) 

# 数据源z是列表
image2D(z, ...) 

参数解释：

• z 表示数据源， 可以是2维矩阵或3维数组，也可以是元素为矩阵或数组的列表。
  默认colvar=z， 但当shade和lighting参数为激活时，colvar与z显示效果不同。
  

• x, y 表示x,y轴坐标，如果是向量，要求length(x) = nrow(z), length(y) = ncol(z)。
  如果是矩阵(only for image2D)， 要求其维度等于dim(z)或dim(z) + 1，具体取决于插值方法。
  

• colvar， 用于指定着色变量，其维度与z相同，仅仅当shade和lighting参数激活时有效。
  

• col, 指定着色色板，色板函数xxx.col()。
  

• NAcol, 指定z中缺失值对应的颜色，对于image2D,默认“white”， 对于contour,默认不绘制。
  

• breaks, 为数字向量，表示颜色标度断点，默认增序排列，无序向量会自动排序。
  

• contour, 表示是否给图片增加等高线， 默认FALSE不增加，TRUE则增加等高线(x,y为矩阵时例外),
  同样可以用列表传参指定contour参数。
  

• colkey, 为逻辑值或NULL(默认)或列表传参，表示是否显示图例，或指定图例参数。
  

• clab, 表示指定图例标题内容，默认图例标题与主标题高度一致，
  如果要降低图例标题位置，可以使用向量指定，向量第一个元素为空字符串，如c("", "我是lengend")。
  

• resfac, 表示指定x和y方向的分辨率因子，用长度为1或2的数字向量指定，
  数字大于1，则增加分辨率，通过增加插值z的数量。若向量长度为1，则在x和y对应的z插值数量相同。
  

• lighting, 为逻辑值或列表指定，表示对曲面网格网格打光，TRUE(默认list)和list都会打光。
  list指定光照类型和强度：ambient环境光, diffuse漫反射, specular镜面反射,
  exponent颜色数字, sr阳光反射指数, alpha透明度。如：lighting = list(exponent = 5)。
  lighting 权限高于shade参数。
  

• shade, 表示指定阴影指数，默认NA不产生阴影，shade值相当于点光源模型中一个点产生的阴影，
  shade值趋近于0则不产生阴影。0.5至0.75效果类似日光照明。
  

• ltheta, lphi, 表示指定产生shade的打光方向，与persp()中一致。
  

• theta, 表示指定观察方向，因为是平面图形，所以没有phi参数，与persp()中一致。
  

• border, 表示指定网格线的颜色，默认NA不显示网格线。
  

• facets, 为逻辑值或NA，表示是否显示网格面， 默认TRUE显示网格面，
  FALSE则显示白色网格面，并将col参数赋予网格线着色。NA则表示网格面透明。
  

• rasterImage, 为逻辑值，表示是否绘制栅格图像，默认FALSE不绘制，TRUE表示只绘制栅格图像。
  rasterImage采用线性插值栅格图像，看起来过渡更平滑。
  

• add, 为逻辑值，表示是否添加到现有的绘图的中，默认FALSE不添加而是新建。
  

• plot, 为逻辑值，表示是否立即绘制图形，默认TRUE绘制，
  FALSE则传递几个矩阵作为参数给下一个绘图对象，最后一个绘图对象才plot = TRUE。
  

• margin，应用于当z是数组时。指定图片的边框，具体的没看懂，不过用得也比较少。
  

• ask, 为逻辑值， 同样应用z是数组时，当同时绘制多图时，用于交互设置，具体见?dev.interactive。
  

• …, 其它公共参数，如alph指定透明度，从0(全透明)到1(不透明)。lty线型，lwd线宽。
  

• levels, 数字向量，表示指定等高线梯度。在图例相当于breaks参数。

library(plot3D)

par(mfrow = c(2, 2)) # 多图排版，2*2矩阵排列

x <- y <- 1:3
z <- matrix (data = 1:9, nrow = 3, ncol = 3)

image2D(z, x, y, border = "yellow", lwd = 3,  # border设置网格线颜色，lwd设置线宽。
        col = ramp.col(col = c("cyan", "magenta"), n = 102, alpha = 1))

image2D(z, x, y, rasterImage = TRUE, border = "yellow", lwd = 2, 
        col = ramp.col(col = c("cyan", "magenta"), n = 102, alpha = 1))

image2D(z, x = matrix(nrow = 3, ncol = 3, data = x), 
       y, border = "yellow", lwd = 2, lty = 2, # lty线型为虚线
       col = ramp.col(col = c("cyan", "magenta"), n = 102, alpha = 1))

image2D(z, x, y, border = "yellow", lwd = 2, theta = 45, 
        col = ramp.col(col = c("cyan", "magenta"), n = 102, alpha = 1))

1.2.1 breaks参数

breaks参数包含端点，所以其长度比col长度大1个。

library(plot3D)

par(mfrow = c(2, 2))

nr <- nrow(volcano)
nc <- ncol(volcano)

image2D(volcano, x = 1:nr, y = 1:nc, lighting = TRUE, 
        col = ramp.col(col = c("cyan", "magenta"), n = 102, alpha = 1),
        main = "volcano", clab = "height, m") # main主标题，clab图例标题，向量指定多个标题

# 给已存在的image2D添加直线,length(unique(as.vector(volcano))) = 102
abline(v = seq(10, 80, by = 10), col = "yellow")
abline(h = seq(10, 60, by = 10), col = "yellow")
# 给已存在的image2D添加点。
points(50, 30, pch = 13, cex = 4, lwd = 2, col = "tomato") # pch点型，cex点相对大小，lwd点线条宽度

image2D(z = volcano, x = 1:nr, y = 1:nc, lwd = 2, shade = 0.1,  # shade阴影指数0.1几乎没有阴影
        col = ramp.col(col = c("cyan", "magenta"), n = 102, alpha = 1), # 
        main = "volcano", clab = "height, m", colkey = list(col.clab = "tomato")) # colkey列表传参改变

image2D(volcano, x = 1:nr, y = 1:nc, shade = 0.5, lphi = 0, # shade阴影指数0.5很大
        contour = list(col = "magenta"),  # contour列表传参，等高线颜色为洋红
        col = "cyan", main = "volcano")

# 设定breaks参数， breaks参数包含端点，col参数长度为颜色段数量，不包含端点，
breaks <- seq(90, 200, by = 15)
image2D(volcano, x = 1:nr, y = 1:nc, 
        col = ramp.col(col = c("cyan", "magenta"), n = length(breaks)-1, alpha = 1), # 颜色段数n 
        contour = list(col = "black"), # 增加等高线
        main = "volcano", clab = "height, m", breaks = breaks) # 指定breaks参数

1.2.2 contour等高线

• col 映射形成多彩等高线。
  

• levels 数字向量，指定等高线梯度，相当于image2D中的breaks参数。图例刻度与levels对应。
  

• levels参数与breaks参数不同的是，levels与没有端点，长度等于col参数。

library(plot3D)

par(mfrow = c(2, 2))

V <- volcano - 150  # range(V): -56, 45

# 默认，无图例
contour2D(z = V, colkey = FALSE, lwd = 2)

# levels指定等高线梯度, 相当于image2D中的breaks,图例刻度与levels对应
contour2D(z = V, lwd = 2, levels = seq(-40, 40, by = 20), col = ramp.col(col = c("blue", 
    "cyan", "magenta"), n = 5))  # levels参数

# 新建等高线，levels仅仅取正数，
contour2D(z = V, lwd = 2, colkey = FALSE, col = ramp.col(col = c("magenta", 
    "green"), n = 2), levels = seq(0, 40, by = 20))
## 插入等高线，levels取负数，负值用虚线表示
contour2D(z = V, lwd = 2, lty = 2, colkey = FALSE, col = ramp.col(col = c("blue", 
    "green3"), n = 2), levels = seq(-40, -20, by = 20), add = TRUE)
## 插入合并后的图例：
colkey(side = 4, add = TRUE, clab = "Volcano", col = ramp.col(col = c("blue", 
    "green3", "green", "magenta"), n = 4), breaks = seq(-40, 40, by = 20), col.clab = "tomato")

# contour2D, 没有levels,用nlevels参数指定等高线数量，更加方便快捷
contour2D(z = V, lwd = 2, nlevels = 20, drawlabels = FALSE, colkey = list(at = seq(-40, 
    40, by = 20)))

1.2.3 list传递数据源绘制多图

image2D()中的所有参数都可以使用列表传参。

library(plot3D)

# list包含2个矩阵数据源
listvolcano <- list(volcano = volcano, logvolcano = log(volcano)) 

# 使用list数据源绘图
image2D(listvolcano, x = 1:nr, y = 1:nc, contour = TRUE,
        main = c("volcano", "log(volcano)"),  # 列表传递多个参数
        clab = list("height, m", "log(m)"), 
        zlim = list(c(80, 200), c(4.4, 5.5))) # 同样zlim只能限制坐标轴范围，默认限制图例刻度范围

1.2.4 z轴对数运算

z轴对应颜色，对数运算后，颜色过渡更加平缓。标度数字不改变。 增加log参数。log = "z，表示对z轴对数运算，当然也可以对其它轴对数运算，但地图比例就发生了变化。

library(plot3D)

par(mfrow = c(1, 2))
# 普通
image2D(volcano, clab = c("height", "m"))

# 对z对数运算，颜色过渡更加平缓，标度数字不改变，图例并不变
image2D(volcano, log = "z", clab = c("height", "m"), main = "log='z'")

# 包含NA，默认NA颜色为白色，结果四周变成白色
VOLC <- volcano - 110
VOLC[VOLC <= 0] <- NA  # 更新数据，小于等于0的元素全为缺失值
image2D(VOLC, main = "including NAs and rescaled")

# 设置NA颜色为黑色，结果四周变成黑色，同时z轴对数变换
image2D(VOLC, NAcol = "black", log = "z", zlim = c(1, 100), main = "NAs and log = 'z'")

1.2.5 列表传参与多个绘图对象叠加结果一样

library(plot3D)

par(mfrow = c(1, 2))
# image2D中列表传递contour参数同时绘制等高线
image2D(volcano, shade = 0.2, rasterImage = TRUE,
       contour = list(col = "tomato", labcex = 0.8, lwd = 3, alpha = 0.5)) # labcex设置等高线文字大小

# 2个图层叠加，先绘制image2D底图，然后contour2D添加等高线，结果一样
image2D(z = volcano, shade = 0.2, rasterImage = TRUE)
contour2D(z = volcano, col = "tomato", labcex = 1.2,  # 增加等高线文字大小
         lwd = 3, alpha = 0.5, add = TRUE)

1.3 image3D()

image3D()在一个3维绘图对象中添加一个平面图。
多个图层叠加时，通常在第一个图设置背景格式，并留出图例位置，在最后一个图绘制图例
语法：

image3D (x = NULL, y = NULL, z = NULL, ..., colvar = NULL, 
      phi = 40, theta = 40, col = NULL,
      NAcol = "white", breaks = NULL, border = NA, facets = TRUE,
      colkey = NULL, resfac = 1, panel.first = NULL,
      clim = NULL, clab = NULL, bty = "b",
      inttype = 1, add = FALSE, plot = TRUE)

参数解释：

• x, y, z 为坐标参数，为数字向量，其中至少一个数字向量长度必须为1，这表示该平面图绘制在什么位置上。
  当x长度为1时，表示平行于y-z平面；当y长度为1时，表示平行于x-z平面。同理length(z)=1平行于x-y平面。
  如果指定2个向量，这第1个向量长度应该等于nrow(colvar), 第2个向量长度等于ncol(colvar)。
  

• colvar, 同样表示指定要着色的变量。默认colvar = NULL, 不是colvar = z,因为是平面图。
  

• col, 表示指定色板。
  

• NAcol, 表示缺失值的颜色，默认为白色。
  

• breaks, 同样表示colvar变量的断点(包括端点)，默认图例刻度端点为breaks。
  

• colkey, 为逻辑值或NULL(默认), 也可以用列表传递colkey参数。
  当colkey = NULL时，若col参数是一个向量，才会自动添加图例，col参数是一个字符串则不添加图例。
  设定colkey = list(plot = FALSE)则为图例留下空间，但不显示图例。colkey = FALSE则不绘制图例。
  

• clab, 表示指定图例标题内容，仅当colkey = TRUE时有效，
  默认位置于主标题同一高度，降低高度，使用向量指定，第一个元素为空字符串。
  

• clim, 表示指定colvar的显示范围，仅仅当colvar被指定时生效，超出范围的colvar将作为NA显示。
  

• resfac, 表示指定x,y坐标轴方向的插值精度，用长度为1或2的整数向量指定，数字越大，表示精度越高。
  默认resfac = 1, 向量长度为1时，表示x,y两个方向的精度一样，长度为2则分别指定两个方向的精度。
  

• theta, phi, 表示指定观察方向，与persp()中一样。
  

• border, 表示指定网格线的颜色，默认border = NA不显示网格线。
  

• facets, 为逻辑值或NA， 表示是否显示网格面， 默认TRUE显示网格面， FALSE则显示白色网格面，并将col参数赋予网格线着色。NA则表示网格面透明。
  

• panel.first, 表示指定一种变换函数，常常用于绘制背景网格和三维散点图的平滑处理。
  该函数的其中一个参数应该是pmat矩阵变换。见persp3D()中的例子。
  

• bty, 表示指定box的类型，默认仅仅画背景panels,只有当persp()中的box = TRUE时才有效。
  其它与perspbox()函数中一致，bty = c(“b”, “b2”, “f”, “g”, “bl”, “bl2”, “u”, “n”)其中之一。
  

• inttype, 表示指定生成网格多边形的插值类型，默认inttype = 1,
  inttype = 3表示不代入NA计算，inttype = 2更加适合存在大量NA的情况，但网格维度会增加1行1列。 具体见persp3D()中的例子。
  

• add, 表示是否将该绘图对象加入到已存在的绘图对象中，TRUE相当于增加图层，默认FALSE则新建。
  

• plot, 表示是否立即绘图，默认TRUE则立即绘图，FALSE则往下传递绘图参数，直到最后一个图层一起绘制。
  

• …, 表示其它参数，包括公共参数, persp()中的参数，perspbox()中的一些参数。
  persp()中的一些参数：xlim, ylim, zlim, xlab, ylab, zlab, main, sub, r, d, scale, expand, box, axes, nticks, ticktype。
  同样xlim,ylim, zlim也只限制坐标轴范围，超出该范围的图形仍然会绘制出来，
  使用plotdev()设定图形范围。
  perspbox()中的一些参数： col.axis, col.panel, lwd.panel, col.grid, lwd.grid。
  

• 公共参数：alpha透明度，从0(全透明)到1(不透明)。
  lty线型，lwd线宽用于指定网格线，当border不是NA有效。
  

• shade和lighting对平面网格图没有任何作用。

library(plot3D)

par(bg = "#ffffb3") # 设置背景颜色为淡黄色

# 同时绘制3个平面，1个平面平行于y-z平面，1个平行于x-z平面，1个平行于x-y平面
## 绘制x=0.5平面，平行于y-z平面
image3D(y = seq(0, 1, 0.1), z = seq(0, 1, 0.1), x = 0.5, 
        col = "cyan", xlim = c(0,1), alpha = 0.5, # xlim设定坐标轴范围，col指定平面颜色。alpha透明度
        colkey = list(plot = FALSE), # 使用colkey = list(plot=FALSE)留出图例区域。
        bty = "u", col.axis = "blue", col.panel = NA)  # 手动设置背景格式，col.panel=NA表示透明panels
## 绘制 y = 0.5平面，平行于x-z平面
image3D(x = seq(0, 1, 0.1), z = seq(0, 1, 0.1), y = 0.4, 
        add = TRUE, col = "purple", alpha = 0.8)  # alpha指定透明度
## 绘制 z= 0.5平面，其平行于x-y平面
image3D(x = seq(0, 1, 0.1), y = seq(0, 1, 0.1), z = 0.3, 
        add = TRUE, col = "magenta", alpha = 0.5) # alpha指定透明度
## 增加图例
colkey(col = c("magenta", "purple", "cyan"), clim = c(0.5, 3.5), 
       at = 1:3, labels = c("z", "y", "x"), add = TRUE,
       dist = -0.1, length = 0.5, col.axis = "blue")

# 增加colvar参数，给colvar着色，绘图位置在z=100平面
image3D(z = 100, colvar = volcano, zlim = c(0, 150), 
        col = ramp.col(col = c("cyan", "magenta"), n = 102), # 指定颜色色板
        colkey = list(clab = c("height", "m"), length = 0.5, dist = -0.1), # 列表传参设定图例
        bty = "u", col.panel = NA) # 手动设定背景

# 绘制位置在x = 0.5平面，
image3D(x = 0.5, colvar = volcano, xlim = c(0, 1), 
        ylim = c(0, 1), zlim = c(0, 1),
        col = ramp.col(col = c("cyan", "magenta"), n = 102), # 指定颜色色板
        colkey = list(plot = FALSE), # 使用colkey = list(plot=FALSE)留出图例区域。
        bty = "u", col.panel = NA) # 手动设定背景

## 添加第二个平面图，位置在y = 0.5平面
image3D(y = 0.5, colvar = volcano, add = TRUE,clab = c("height", "m"),
        col = ramp.col(col = c("cyan", "magenta"), n = 102),   # 指定颜色色板
        colkey = list(length = 0.5, dist = -0.1)) # 列表传参设定图例

# 绘制3个图叠加
image3D(z = 1, colvar = volcano, 
        x = seq(0, 1, length.out = nrow(volcano)),
        y = seq(0, 1, length.out = ncol(volcano)), 
        col = ramp.col(col = c("green", "purple"), n = 102), # 指定颜色色板
        colkey = list(length = 0.5, plot = FALSE, dist = -0.1), # 列表传参绘制空白图例
        xlim = c(0, 2), ylim = c(0, 2), zlim = c(0, 2),
        bty = "u", col.panel = NA) # 手动设定背景

image3D(y = 2, colvar = volcano, add = TRUE, 
        x = seq(0, 1, length.out = nrow(volcano)),
        z = seq(1, 2, length.out = ncol(volcano)),
        col = ramp.col(col = c("green", "purple"), n = 102), # 指定颜色色板
        colkey = list(length = 0.5,dist = -0.1)) # 列表传参绘制图例

image3D(x = 2, colvar = NULL, col = "cyan", add = TRUE, # col为字符串，不是向量，默认不绘制图例
        y = seq(0, 1, length.out = nrow(volcano)),
        z = seq(1, 2, length.out = ncol(volcano)))

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R_插值_拟合_回归_样条

R_circlize包_和弦图（一）

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R_ggplot2基础（一）

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