3D труба / труба в R - создание участков из корней деревьев

Question

Я пытаюсь создать трехмерные графики моделируемых корней деревьев в R. Вот пример роста корневой системы с течением времени:

По сути, это трехмерная сеть цилиндров, где диаметр цилиндра (и, необязательно, цвет) представляет размер корня. Доступные данные включают в себя:

• x, y, z корневого центроида
• направление "родительского" корня (например, +x, -x, +y, -y, +z, -z), хотя эту информацию можно получить несколькими различными способами, в том числе путем вычисления x, y, z родительского элемента непосредственно перед заговором.
• размер корня

Пример 3D-данных приведен здесь, но вот моя первая попытка использовать только 2D-данные. ggplot2::geom_spoke:

dat <- data.frame(x = c(0,1,-1,0,1,-1),
              y = c(-1,-1,-1,-2,-2,-2),
              biomass = c(3,1.5,1.5,1,1,1), 
              parent.dir = c("+y","-x","+x","+y","+y","+y"))
dat$parent.dir <- as.numeric(as.character(factor(dat$parent.dir, 
                                             levels = c("-x", "+x", "-y", "+y"),
                                             labels = c(pi, 0, pi*3/2, pi/2)))) 

ggplot(dat, aes(x = x, y = y)) +
  geom_point(x = 0, y = 0, size = 20) +
  geom_spoke(radius = 1,
         aes(angle = parent.dir,
             size  = biomass)) + 
  coord_equal()

Я предпочитаю решение, основанное на ggplot2 рамки, но я понимаю, что не существует тонны 3D-вариантов для ggplot2, Одним из интересных подходов может быть творческое использование концепции сетевых графов через ggraph а также tidygraph пакеты. Хотя эти пакеты работают только в 2D, насколько мне известно, у их разработчика также есть несколько интересных связанных идей в 3D, которые также могут быть применены.

rgl библиотека в, кажется, лучше для 3D-графики в R, но rgl Решение кажется гораздо более сложным и лишено других преимуществ ggplot2например, огранка по году, как в примере, легко настраиваемая шкала и т. д.

Пример данных здесь:

Answer 1

Я не понимаю формат ваших данных, поэтому я уверен, что это не тот экран, который вам нужен, но он показывает, как нарисовать кучу цилиндров в rgl:

root <- read.csv("~/temp/root.csv")
segments <- data.frame(row.names = unique(root$parent.direction),
                       x = c(-1,0,1,0,0),
                       y = c(0,1,0,0,-1),
                       z = c(0,0,0,0.2,0))
library(rgl)
open3d()
for (i in seq_len(nrow(root))) {
        rbind(root[i,2:4], 
              root[i,2:4] - segments[root$parent.direction[i],]) %>%
        cylinder3d(radius = root$size[i]^0.3, closed = -2, sides = 20) %>%
        shade3d(col = "green")
}
decorate3d() 

Это дает следующий дисплей (вращающийся в оригинале):

Вы можете пройти каждый цилиндр через addNormals если вы хотите, чтобы он выглядел гладко, или используйте sides = <some big number> в cylinder3d чтобы они выглядели круглее.