如何在R中结合metR与gratia或ggplot2为等高线添加标签？

1. 加载所需R包 #

# 加载包
library('mgcv')
library('gratia') # 用于draw()和smooth_estimates()函数
library('metR') # 用于geom_contour2()和geom_text_contour()函数
library('ggplot2')

2. 准备模拟数据 #

使用Gavin Simpson的示例模拟数据：

set.seed(1)
dat <- gamSim(2, n = 4000, dist = "normal", scale = 1, verbose = FALSE)
mod <- gam(y ~ s(x, z, k = 30), data = dat$data, method = "REML")
sm <- smooth_estimates(mod); sm

3. 方法一：用gratia自动调整等高线并添加标签 #

直接借助gratia的draw()函数绘制等高线，再用metR的geom_text_contour()添加标签：

draw(mod) +
  geom_text_contour( 
    aes(z = est), # 'est'来自smooth_estimates(mod)的结果
    colour = "black", size = 4.5, fontface = "bold",
    stroke = 0.3, stroke.colour = "white", # 'stroke'控制文本描边宽度与文本尺寸的相对比例
    skip = 0, # 设置跳过的等高线数量，0表示每条都加标签
    rotate = FALSE, # 标签水平显示；设为TRUE时标签会随等高线旋转
    label.placer = label_placer_fraction(frac = 0.5)) # 'frac = 0.5'将标签放在等高线两端等距位置，也可以尝试label_placer_n(2)实现每条等高线显示两个标签

注意：如果在draw()中指定n_contour = 10，会出现等高线和标签不匹配的问题。要解决这个问题，需要在draw()中设置n_contour = 0，然后手动用geom_contour2()定义等高线的binwidth，同时在geom_text_contour()中设置对应的breaks。

4. 方法二：用gratia手动控制等高线参数并添加标签 #

先查看est的极值来确定z轴范围，再手动定义等高线参数：

min(sm$est); max(sm$est) # 查看'est'的最小值和最大值，用于调整z轴范围
draw(mod, n_contour = 0) +
  geom_contour2(aes(z = est), binwidth = 0.2) +
  geom_text_contour(
    aes(z = est), # 'est'来自smooth_estimates(mod)的结果
    breaks = seq(-0.4, 0.4, by = 0.2), # 'breaks'必须和上方的'binwidth'匹配
    colour = "black", size = 4.5, fontface = "bold",
    stroke = 0.3, stroke.colour = "white", # 'stroke'控制文本描边宽度与文本尺寸的相对比例
    skip = 0, # 设置跳过的等高线数量，0表示每条都加标签
    rotate = FALSE, # 标签水平显示；设为TRUE时标签会随等高线旋转
    label.placer = label_placer_fraction(frac = 0.5)) # 'frac = 0.5'将标签放在等高线两端等距位置，也可以尝试label_placer_n(2)实现每条等高线显示两个标签

5. 方法三：直接用ggplot2自定义图形并添加标签 #

跳过gratia的draw()，直接用ggplot2构建图形，灵活控制所有参数：

ggplot(data = sm, aes(x = x, y = z, z = est)) +
  geom_contour2(aes(z = est), binwidth = 0.1) +
  geom_text_contour(
    aes(z = est), # 'est'来自smooth_estimates(mod)的结果
    breaks = seq(-0.4, 0.4, by = 0.1), # 用'breaks'而非'bins'避免出现过多小数
    colour = "black", size = 4.5, fontface = "bold",
    stroke = 0.3, stroke.colour = "white", # 'stroke'控制文本描边宽度与文本尺寸的相对比例
    skip = 0, # 设置跳过的等高线数量，0表示每条都加标签
    rotate = FALSE, # 标签水平显示；设为TRUE时标签会随等高线旋转
    label.placer = label_placer_fraction(frac = 0.5)) # 'frac = 0.5'将标签放在等高线两端等距位置，也可以尝试label_placer_n(2)实现每条等高线显示两个标签

内容的提问来源于stack exchange，提问作者denis