R_3D图(一)

栏目: R语言 · 发布时间: 5年前

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。

R_3D图(一)

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)

R_3D图(一)

# 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)

R_3D图(一)

# 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")

R_3D图(一)

# 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")

R_3D图(一)

# 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")

R_3D图(一)

# 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")

R_3D图(一)

# 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")

R_3D图(一)

# 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")

R_3D图(一)

# 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")

R_3D图(一)

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

R_3D图(一)

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

R_3D图(一)

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

R_3D图(一)

# 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。

R_3D图(一)

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))

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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

R_3D图(一)

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)))

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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

R_3D图(一)

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'")

R_3D图(一)

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)

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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。

R_3D图(一)

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)))

R_3D图(一)