ggplot2中如何根据太阳高度动态调整绘图背景透明度？

Question

我在

ggplot2

中创建了一个动画图，可视化昼夜物种随时间的 GPS 轨迹。为了提高可视化效果，我想叠加一个半透明层，该层会根据白天或夜晚动态变化。我不想使用静态值，而是使用实际的太阳高度。我使用

suncalc

包补充了太阳位置的数据集。下面可以找到带有虚拟数据的可重现示例。谁能帮助我朝正确的方向前进？

library(ggplot2)
library(gganimate)
library(sf)
library(suncalc)
library(ggspatial)  
library(gifski)
library(prettymapr)


#  sample data
set.seed(123)
gps_data_sf <- data.frame(
  IMEI = rep(35664665, 300),  
  Pick.Time = seq.POSIXt(as.POSIXct("2024-08-13 00:00:00"), by = "15 mins", length.out = 300),
  Longitude = runif(300, 2.7, 2.8),
  Latitude = runif(300, 51.1, 51.2),
  Bird = rep("Bird A", 300)
)

# add sun height
gps_data_sf$sunheight <- mapply(function(lat, lon, time) {
  sun_position <- getSunlightPosition(date = time, lat = lat, lon = lon)
  return(sun_position$altitude) 
}, gps_data_sf$Latitude, gps_data_sf$Longitude, gps_data_sf$Pick.Time)

# Convert to sf 
gps_data_sf <- st_as_sf(gps_data_sf, coords = c("Longitude", "Latitude"), crs = 4326)

# animate
animated_plot <- ggplot() +
  annotation_map_tile(type = "osm", zoom = 12) + 
  geom_sf(data = gps_data_sf, aes(geometry = geometry, color = Bird, group = Bird), size = 5, alpha = 0.8) +
  labs(
    title = "Movement",
    subtitle = "Time: {frame_time}",
    x = "Longitude",
    y = "Latitude"
  ) +
  transition_time(Pick.Time) + 
  ease_aes('linear')

# Render
animate(animated_plot, nframes = 100, fps = 10, width = 800, height = 600, renderer = gifski_renderer())

Answer 1

使用

geom_rect

以及

scale_fill_gradient

，可以创建您想要实现的外观。

首先，我把数据和分组移到了

ggplot

，这样就可以被

geom_rect

继承了。

当用 sf 调用

geom_rect

时，如果你想填充整个图，可以使用

-Inf

到

Inf

。我在这一层任意使用了 0.4 的 alpha。

最后，使用

scale_fill_gradient

创建高低颜色渐变来模拟太阳。 （我用黑色和黄色表示白天和黑夜。）

对

geom_sf

的调用与您的问题中的相同，减去移至

ggplot()

的参数（

data

和

group

）。

# animate
animated_plot <- ggplot(gps_data_sf, group = Bird) +   # move data and grouping to ggplot
  annotation_map_tile(type = "osm", zoom = 12) + 
  geom_sf(aes(geometry = geometry, color = Bird),
          size = 5, alpha = 0.8) +
  geom_rect(xmin = -Inf, xmax = Inf, ymin = -Inf, ymax = Inf,  # add color space
            aes(fill = sunheight), alpha = .4) +
  scale_fill_gradient(low = "black", high = "yellow") +        # specify colors
  labs(
    title = "Movement", subtitle = "Time: {frame_time}",
    x = "Longitude", y = "Latitude") +
  transition_time(Pick.Time) + ease_aes('linear')

一些图像，以便您可以看到渐变叠加如何变化（这是凌晨 3 点和上午 10 点）