geom_scatterpie映射半径为总鱼数时饼图重叠问题求解

问题描述 #

需要绘制散点饼图同时展示两类信息：

• 每个采样点的鱼类物种组成占比
• 每个采样点的鱼类总个体数（通过饼图半径大小体现）

使用ggplot2 + scatterpie扩展包的geom_scatterpie函数绘图时出现两类异常：

• 不指定半径参数时，所有饼图尺寸完全一致，无法体现点位总鱼数差异，运行代码如下：

ggplot()+ 
  geom_scatterpie(
    data=Data_longlat,
    aes(x=Longitude, y=Latitude), 
    alpha=0.5, 
    cols = c("Abbor", "Laue", "Harr","Mort","Sik", "Stingsild", "Vederbuk", "Steinsmett", "Orekyt","Orret", "Hork", "Lagesild", "Gjedde", "Brasme", "Karpefisk", "Karuss","Krokle","Karpefisk 0+"), 
    color=NA
  ) + 
  coord_equal()

• 直接在aes中映射r=Totalt（Totalt为点位总鱼数列）时，饼图尺寸过大，所有饼图完全重叠无法识别点位分布，运行代码如下：

ggplot()+ 
  geom_scatterpie(
    data=Data_longlat, 
    aes(x=Longitude, y=Latitude, r=Totalt), 
    alpha=0.5, 
    cols = c("Abbor", "Laue", "Harr","Mort","Sik", "Stingsild", "Vederbuk", "Steinsmett", "Orekyt","Orret", "Hork", "Lagesild", "Gjedde", "Brasme","Karpefisk", "Karuss","Krokle","Karpefisk 0+"), 
    color=NA
  ) + 
  coord_equal()

问题原因 #

geom_scatterpie的半径单位和x/y坐标轴的单位完全一致。当前绘图使用的x/y是经纬度坐标，点位间的经纬度差通常在零点几到几度的范围，但总鱼数Totalt的数值范围远大于这个区间，直接映射会导致饼图半径远大于点位间距，必然出现重叠。

解决步骤 #

1. 先对总鱼数做缩放，把半径值限制在和坐标间距匹配的范围：

   library(dplyr)
   # 计算所有采样点之间的最小平面距离
   min_point_dist <- min(dist(Data_longlat[, c("Longitude", "Latitude")]))
   # 设定最大饼图半径为最小点距的40%，预留足够间隙避免相邻饼图接触
   max_allowed_r <- min_point_dist * 0.4
   # 按总鱼数等比例换算每个点位的缩放后半径
   Data_longlat <- Data_longlat %>%
     mutate(r_scaled = Totalt / max(Totalt, na.rm = TRUE) * max_allowed_r)
   

2. 绘图时用缩放后的半径列做映射，同时添加scale_radius强制半径从0开始计量，避免默认的尺度扩张导致尺寸溢出：

   ggplot() +
     geom_scatterpie(
       data = Data_longlat,
       aes(x = Longitude, y = Latitude, r = r_scaled),
       alpha = 0.5,
       cols = c("Abbor", "Laue", "Harr","Mort","Sik", "Stingsild", "Vederbuk", "Steinsmett", "Orekyt","Orret", "Hork", "Lagesild", "Gjedde", "Brasme","Karpefisk", "Karuss","Krokle","Karpefisk 0+"),
       color = NA
     ) +
     # 关键设置：锁定半径范围，关闭默认尺度偏移
     scale_radius(limits = c(0, max(Data_longlat$r_scaled)), guide = "none") +
     coord_equal()
   

补充优化提示：如果研究区纬度跨度较大，建议先将经纬度转换为等距投影坐标（如UTM投影）后再绘图，可避免高纬度地区经纬度平面距离变形导致的饼图视觉大小偏差。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Thor Bjørn Rudi Thorkildsen