r - 将 vegan 包中的 ordiellipse 函数绘制到 ggplot2 中创建的 NMDS 图上

Question

我使用 ggplot2 来创建 NMDS 图，而不是普通的绘图函数。我想使用 vegan 包中的函数 ordiellipse() 在 NMDS 图中显示组。

示例数据:

library(vegan)
library(ggplot2)
data(dune)
# calculate distance for NMDS
sol <- metaMDS(dune)
# Create meta data for grouping
MyMeta = data.frame(
  sites = c(2,13,4,16,6,1,8,5,17,15,10,11,9,18,3,20,14,19,12,7),
  amt = c("hi", "hi", "hi", "md", "lo", "hi", "hi", "lo", "md", "md", "lo", 
          "lo", "hi", "lo", "hi", "md", "md", "lo", "hi", "lo"),
  row.names = "sites")
# plot NMDS using basic plot function and color points by "amt" from MyMeta
plot(sol$points, col = MyMeta$amt)
# draw dispersion ellipses around data points
ordiellipse(sol, MyMeta$amt, display = "sites", kind = "sd", label = T)

# same in ggplot2
NMDS = data.frame(MDS1 = sol$points[,1], MDS2 = sol$points[,2])
ggplot(data = NMDS, aes(MDS1, MDS2)) + 
  geom_point(aes(data = MyMeta, color = MyMeta$amt))

如何将 ordiellipse 添加到使用 ggplot2 创建的 NMDS 图中？

Didzis Elferts 下面的回答非常有效。谢谢你!不过，我现在有兴趣将以下 ordiellipse 绘制到使用 ggplot2 创建的 NMDS 图:

ordiellipse(sol, MyMeta$amt, display = "sites", kind = "se", conf = 0.95, label = T)

不幸的是，我对 veganCovEllipse 函数的工作原理了解不够，无法自己调整脚本。

Answer 1

首先，我将列组添加到您的 NMDS 数据框中。

  NMDS = data.frame(MDS1 = sol$points[,1], MDS2 = sol$points[,2],group=MyMeta$amt)

第二个数据框包含每个组的平均 MDS1 和 MDS2 值，它将用于在绘图上显示组名称

  NMDS.mean=aggregate(NMDS[,1:2],list(group=group),mean)

数据框df_ell包含显示省略号的值。它是通过隐藏在 vegan 包中的函数 veganCovEllipse 计算的。该函数应用于 NMDS(组)的每个级别，并且还使用函数 cov.wt 来计算协方差矩阵。

  veganCovEllipse<-function (cov, center = c(0, 0), scale = 1, npoints = 100) 
  {
    theta <- (0:npoints) * 2 * pi/npoints
    Circle <- cbind(cos(theta), sin(theta))
    t(center + scale * t(Circle %*% chol(cov)))
  }

  df_ell <- data.frame()
  for(g in levels(NMDS$group)){
    df_ell <- rbind(df_ell, cbind(as.data.frame(with(NMDS[NMDS$group==g,],
                    veganCovEllipse(cov.wt(cbind(MDS1,MDS2),wt=rep(1/length(MDS1),length(MDS1)))$cov,center=c(mean(MDS1),mean(MDS2)))))
                    ,group=g))
  }

现在使用函数 geom_path() 绘制椭圆，并使用 annotate() 绘制组名称。

  ggplot(data = NMDS, aes(MDS1, MDS2)) + geom_point(aes(color = group)) +
    geom_path(data=df_ell, aes(x=MDS1, y=MDS2,colour=group), size=1, linetype=2)+
    annotate("text",x=NMDS.mean$MDS1,y=NMDS.mean$MDS2,label=NMDS.mean$group)

椭圆绘图的想法来自另一个 stackoverflow question .

更新 - 在这两种情况下都有效的解决方案

首先，制作带有组列的NMDS数据框。

NMDS = data.frame(MDS1 = sol$points[,1], MDS2 = sol$points[,2],group=MyMeta$amt)

接下来，将函数 ordiellipse() 的结果保存为某个对象。

ord<-ordiellipse(sol, MyMeta$amt, display = "sites", 
                   kind = "se", conf = 0.95, label = T)

数据框df_ell包含显示省略号的值。它是通过隐藏在vegan包中的函数veganCovEllipse再次计算的。此函数应用于 NMDS(组)的每个级别，现在它使用存储在 ord 对象中的参数 - cov、center 和 每个级别的规模。

df_ell <- data.frame()
for(g in levels(NMDS$group)){
  df_ell <- rbind(df_ell, cbind(as.data.frame(with(NMDS[NMDS$group==g,],
                  veganCovEllipse(ord[[g]]$cov,ord[[g]]$center,ord[[g]]$scale)))
                                ,group=g))
}

绘图的方式与前面的示例相同。至于使用 ordiellipse() 来计算椭圆对象的坐标，此解决方案将使用您为此函数提供的不同参数。

ggplot(data = NMDS, aes(MDS1, MDS2)) + geom_point(aes(color = group)) +
  geom_path(data=df_ell, aes(x=NMDS1, y=NMDS2,colour=group), size=1, linetype=2)