使用ggplot、cowplot和tidyterra绘制3×3栅格图的尺寸适配问题

核心思路 #

要解决布局偏移、间距不均的问题，关键是强制所有子图的绘图区域尺寸完全一致，再通过统一边距、对齐参数组合元素，避免标题、轴标签挤占绘图空间导致的布局混乱。具体步骤如下：

步骤1：统一子图格式 #

为所有子图设置基础主题，按需控制元素显示：

• 首列图保留y轴标签、刻度，非首列隐藏
• 首行图保留标题，非首行隐藏
• 所有图设置统一边距，消除默认边距差异

步骤2：对齐绘图区域 #

用cowplot::align_plots()强制所有子图的绘图区域水平/垂直对齐，抵消轴标签、标题带来的尺寸偏差。

步骤3：每行组合（含共享图例） #

对每行对齐后的子图，提取一个图例复用，将图与图例按比例组合，确保行内间距一致。

步骤4：拼接所有行 #

将每行的组合图垂直拼接，设置统一高度比例，实现整体紧密排列。

可复现代码（2×3布局示例） #

library(ggplot2)
library(cowplot)
library(tidyterra)
library(terra)

# 生成示例栅格数据
r <- rast(system.file("ex/elev.tif", package = "terra"))
r_list <- list(
  r1 = r, r2 = r * 1.2, r3 = r * 0.8,
  r4 = r + 50, r5 = r + 30, r6 = r - 20
)

# 定义基础绘图函数
plot_raster <- function(rast_obj, show_y = FALSE, show_title = FALSE, title_text = "") {
  p <- ggplot() +
    geom_spatraster(data = rast_obj) +
    scale_fill_viridis_c(option = "plasma") +
    theme_minimal() +
    theme(
      plot.margin = margin(5, 5, 5, 5), # 统一边距（单位：pt）
      plot.title = element_text(hjust = 0.5, size = 10),
      axis.text.x = element_blank(),
      axis.ticks.x = element_blank(),
      axis.title.x = element_blank()
    )
  
  # 控制y轴显示
  if (!show_y) {
    p <- p + theme(
      axis.text.y = element_blank(),
      axis.ticks.y = element_blank(),
      axis.title.y = element_blank()
    )
  } else {
    p <- p + ylab("海拔(m)")
  }
  
  # 控制标题显示
  if (show_title) {
    p <- p + ggtitle(title_text)
  }
  
  return(p)
}

# 生成所有子图
plots <- list(
  plot_raster(r_list$r1, show_y = TRUE, show_title = TRUE, "区域A"),
  plot_raster(r_list$r2, show_title = TRUE, "区域B"),
  plot_raster(r_list$r3, show_title = TRUE, "区域C"),
  plot_raster(r_list$r4, show_y = TRUE, "区域D"),
  plot_raster(r_list$r5, "区域E"),
  plot_raster(r_list$r6, "区域F")
)

# 对齐所有子图的绘图区域
aligned_plots <- align_plots(plots = plots, align = "hv", axis = "tblr")

# 提取图例（复用第一个图的图例）
legend <- get_legend(aligned_plots[[1]] + theme(legend.position = "right"))

# 组合第一行：图1+图2+图3 + 图例
row1 <- plot_grid(
  aligned_plots[[1]], aligned_plots[[2]], aligned_plots[[3]],
  rel_widths = c(1, 1, 1, 0.15), # 固定图例相对宽度
  nrow = 1,
  align = "h"
)

# 组合第二行：图4+图5+图6 + 图例
row2 <- plot_grid(
  aligned_plots[[4]], aligned_plots[[5]], aligned_plots[[6]],
  rel_widths = c(1, 1, 1, 0.15),
  nrow = 1,
  align = "h"
)

# 组合所有行
final_plot <- plot_grid(
  row1, row2,
  nrow = 2,
  rel_heights = c(1, 1),
  align = "v"
)

# 保存适配出版的结果
ggsave("final_raster_grid.png", final_plot, width = 12, height = 8, dpi = 300)

关键细节说明 #

1. 统一边距：通过theme(plot.margin)设置所有子图边距一致，避免默认边距差异导致的间距不均。
2. 强制对齐：align_plots(align = "hv")确保所有子图的绘图区域完全重叠对齐，不受轴标签、标题影响。
3. 图例宽度控制：rel_widths参数固定图例的相对宽度，避免图例大小干扰行内图的比例。
4. 紧密排列：调整plot.margin的数值可进一步缩小图间间距，适配出版空间限制。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Francis van Oordt