r - 在 igraph r 包中使用地理坐标作为顶点坐标

Question

在 R 的 igraph 包中，我正在努力使用纬度/经度坐标作为图形布局来绘制社交网络。

想象一下这个简单的例子:一个有 4 个节点的网络，您知道其中的地理位置和连接:

df<-data.frame("from" = c("Bob", "Klaus", "Edith", "Liu"), "to"= c("Edith", "Edith", "Bob", "Klaus"))

这里有节点的元数据，鲍勃住在纽约，克劳斯住在柏林，伊迪丝住在巴黎，刘住在北京:

meta <- data.frame("name"=c("Bob", "Klaus", "Edith", "Liu"), "lon"=c(-74.00714, 13.37699, 2.34120, 116.40708),  "lat"=c(40.71455, 52.51607, 48.85693, 39.90469))

我们将 g 设为 igraph 对象...

g <- graph.data.frame(df, directed=T, vertices=meta)

...我们将布局定义为经度/纬度坐标

lo <- layout.norm(as.matrix(meta[,2:3]))
plot.igraph(g, layout=lo)

如果您使用这些(真实)地理坐标运行此示例，您会发现它“相对”准确，因为位置彼此相对正确。但是，如果我像这样绘制很多坐标，世界笛卡尔 map 看起来会“拉长”。

有没有一种方法可以真正在世界地图上绘制我的节点，以便坐标 100% 正确，并且我可以看到节点之间的连接？我真的很想继续使用 igraph 包，因为它提供了很多功能，当我稍后想要分析节点之间的链接时可能会需要。

Answer 1

解决方案的一个要素无疑是 igraph::plot() 的 rescale = FALSE 参数，正如我在评论中建议的那样。 OP 问为什么他们会得到一个空的情节？这是因为绘图区域仍然限于 [-1; 1] 沿 x 轴和 y 轴的间隔。这是 igraph::plot() 的默认值。因此我们需要给出 xlim = c(-180, 180) 和 ylim = c(-90, 90) 参数。这已经给出了正确的定位。然而，如果我们的目标是生成一个带有世界地图的图形，也许最好将 igraph 绘图写入 cairo SVG 设备。然后，我们将能够在任何 SVG 编辑器中将 map 放置在图形后面(例如 Inkscape 是一个很好的解决方案)，并且我们仍然可以自由缩放和编辑图形和标签。为此，需要设置一些其他 igraph.plotting 参数，但这已经与比例和美观有关。这是我用来生成 SVG 输出的代码:

#!/usr/bin/Rscript

require(igraph)
require(Cairo)

df <- data.frame("from" = c("Bob", "Klaus", "Edith", "Liu"), 
    "to" = c("Edith", "Edith", "Bob", "Klaus"))

meta <- data.frame("name" = c("Bob", "Klaus", "Edith", "Liu"), 
    "lon" = c(-74.00714, 13.37699, 2.34120, 116.40708), 
    "lat" = c(40.71455, 52.51607, 48.85693, 39.90469))

g <- graph.data.frame(df, directed = TRUE, vertices = meta)

lo <- layout.norm(as.matrix(meta[,2:3]))

dpi = 1.0
Cairo(file = 'map-graph.svg', type = "svg", 
    units = "in", 
    width = 4 / dpi, 
    height = 2 / dpi, 
    dpi = dpi)

plot.igraph(g, 
    layout = lo, 
    xlim = c(-180, 180), 
    ylim = c(-90, 90), 
    rescale = FALSE, 
    edge.curved = TRUE, 
    edge.arrow.size = 10 / dpi, 
    edge.arrow.width = 0.5 / dpi, 
    vertex.label.dist = 50 / dpi, 
    vertex.label.degree = 90 / dpi, 
    vertex.size = 200 / dpi, 
    vertex.label.cex = 21 / dpi,
    vertex.frame.color = NA, 
    vertex.label.color = '#FFFF00', 
    edge.color = '#FFFFFF',
    vertex.label.family = 'sans-serif',
    edge.width = 16 / dpi)

dev.off()

当 igraph 生成的 SVG 看起来不错时，我们可以在 Inkscape 中打开它。然后导入(Ctrl+i) map (如果它是像素图)；如果是矢量图形(例如 PDF、SVG)，则打开。手动缩放和定位 map ，以设置与 SVG 中的图形相同的比例(即，直到点到达正确的位置) - 要按比例缩放，请在 Inkscape 中按住 Ctrl。这是此方法的结果:

(维基共享资源提供 map 图像供非商业性公众使用)。

我认为 igraph 能够生成这样的图形，但这不是该软件的主要目的，因此它有其局限性。在某些时候，您可能会考虑使用一些地理信息系统(GIS)软件，该软件正是为执行此类操作而设计的。我没有这些经验，但是qgis可能值得一看。