如何基于旋转角度设置R stars包的仿射变换参数

要实现已知旋转角度（逆时针为正，0代表正北）来设置stars网格的仿射参数，核心是通过三角函数将角度转换为斜切（shear）参数，对应stars中affine的两个值。

核心原理 #

stars的affine = c(a1, a2)参数定义了网格的斜切规则：

• a1：每一行（y方向步进1个单位）对应的x方向偏移量
• a2：每一列（x方向步进1个单位）对应的y方向偏移量

示例中从斜切参数反推角度的公式是atan2(a1, dim) * 180/pi，其中dim是单元格边长。反过来，已知旋转角度rot，需先将角度转换为弧度，再计算斜切参数：

1. 将角度转换为弧度：theta_rad <- rot * pi / 180
2. 计算斜切参数：a1 <- dim * tan(theta_rad)，a2 <- dim * tan(theta_rad)

注意：当旋转角度大于180度时，tan值会重复周期特性，需结合坐标系方向调整y轴的步进方向（比如旋转265度时，y轴需要向南递减）。

修改后的完整代码 #

library(stars)
library(ggplot2)

# 定义网格参数
xorg <- 576206  
yorg <- 4412742
nrows <- 8 
ncols <- 5
dim <- 10   # 单元格大小

####
rot <- 265   # 旋转角度（度），相对于正北，逆时针为正
theta_rad <- rot * pi / 180
# 计算仿射变换参数
aff_mat <- c(dim * tan(theta_rad), dim * tan(theta_rad))

# 根据旋转角度调整y轴方向：当角度>180度时，y轴向南递减
if (rot > 180) {
  y <- seq(yorg, yorg - ((nrows-1)*dim), -dim)
} else {
  y <- seq(yorg, yorg + ((nrows-1)*dim), dim)
}
####

# 构建x轴序列
x <- seq(xorg, xorg + ((ncols-1)*dim), dim)

# 创建stars对象
d <- st_dimensions(x = x, y = y, .raster = c("x", "y"), affine = aff_mat)
m <- matrix(seq(1, length(x)*length(y), 1), length(x), length(y))
r1 <- st_as_stars(r = m, dimensions = d)

# 绘图
p <- ggplot() + 
  geom_stars(data = r1) + 
  coord_equal() +
  scale_fill_viridis_c() +
  theme_void() +
  theme(legend.position = 'none') 

p

效果说明 #

上述代码通过计算仿射参数并调整y轴方向，实现的网格倾斜效果与print(p, vp=grid::viewport(angle=rot))的旋转效果一致，符合stars vignette中的斜切变换逻辑。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者DarwinsBeard