绘制三元图、颜色空间图：R语言代码

本文介绍基于
R
语言中的
Ternary
包，绘制
三元图
（Ternary Plot）的详细方法；其中，我们就以
RGB三色分布图
为例来具体介绍。

三元图
可以从三个不同的角度反映数据的特征，因此在很多领域都得以广泛应用；如下图所示，就是一个最简单的三元图。其中，基于
R
语言中的
Ternary
包，我们可以非常方便地绘制三元图；本文就对其具体绘制方法加以介绍。

首先，由于我们需要用到
R
语言中的
Ternary
包，因此通过如下所示的代码配置
Ternary
包。

install.packages("Ternary")

Ternary
包提供了两种绘制三元图的方法。首先，我们可以通过其提供的
交互式界面
，通过鼠标操作完成简单的三元图的绘制工作。我们可以通过如下所示的代码打开这一交互式界面。

Ternary::TernaryApp()

交互式界面打开后，如下图所示。我们可以按照其中各个按钮、参数的介绍，手动对三元图加以修改，并最终导出图像。

我们这里主要介绍基于
代码
的绘图方法，因此交互式界面就不再过多介绍了；大家如果有需要，可以对交互式界面绘图的方法加以自行尝试。

首先，通过代码绘制三元图，我们需要导入
Ternary
包。

library(Ternary)

最简单的三元图绘制方式，就是通过图下的代码，生成一个最基本的三元图。

TernaryPlot()

运行上述代码，将得到如下所示的图片。

当然，我们需要结合实际的需求，对这个简单的三元图加以个性化修改。首先，本文所用到的全部代码如下所示。

library(Ternary)
# dev.off()

TernaryPlot(alab = "Terrain \u2192", blab = "Vegetation \u2192", clab = "\u2190 Climate",
            lab.col = c("red", "green", "blue"),
            main = "Test Ternary Plot",
            point = "up", lab.cex = 0.8, grid.minor.lines = 0,
            grid.lty = "solid", col = rgb(0.9, 0.9, 0.9), grid.col = "white",
            axis.col = rgb(0.6, 0.6, 0.6), ticks.col = rgb(0.6, 0.6, 0.6),
            axis.rotate = FALSE,
            padding = 0.08)

cols <- TernaryPointValues(rgb)
ColourTernary(cols, spectrum = NULL)

data_points <- list(
  O = c(255, 128, 0),
  Y = c(255, 255, 0),
  P = c(255, 0, 255),
  C = c(0, 255, 255)
)
AddToTernary(points, data_points, pch = 21, cex = 2.8,
             bg = vapply(data_points,
                         function (x) rgb(x[1], x[2], x[3], 255, maxColorValue = 255),
                         character(1))
             )
AddToTernary(text, data_points, names(data_points),cex = 0.8, font = 2)

legend("topright",
       legend = c("Orange", "Yellow", "Purple", "Cyan"),
       cex = 0.8, bty = "n", pch = 21, pt.cex = 1.8,
       pt.bg = c(rgb(255, 128, 0, 255, NULL, 255),
                 rgb(255, 255, 0, 255, NULL, 255),
                 rgb(255, 0, 255, 255, NULL, 255),
                 rgb(0, 255, 255, 255, NULL, 255)),
       )

运行上述代码，我们得到的最终结果图像如下图所示。

接下来，我们就对上述代码加以介绍与解释。这里需要注意，本文仅对我们用到的参数加以简单的介绍，其中很多参数的含义其实我也还没太搞清楚；大家在实际使用时，如果对参数还有其他疑惑，可以参考
Ternary
包的官方帮助文档：
https://ms609.github.io/Ternary/reference/index.html
。

首先，代码中的第一部分，即
TernaryPlot()
函数，就是
Ternary
包绘制三元图的基本函数；我们通过修改其中各项参数，从而修改最终成图中各个部分的属性。其中，函数的第一行，也就是
alab
开头的这一行，表示三角形三条边分别要显示的字符，也就是“
标注
”；
lab.col
则表示三角形中三条边对应的坐标轴的文字标注，需要用什么
颜色
来表示；
main
表示三元图的
标题
；
point
表示三角形摆放的
角度
（例如我这里的
"up"
就表示将其中的一个角朝上放置）；其后的两个参数
lab.cex
与
grid.minor.lines
，则分别表示坐标轴的标注的
字号
与三元图的
最小单位格网线
；由于我这里是做一张三角形分别表示
R
、
G
、
B
三种颜色的颜色空间图，因此就没有设置格网线。

随后，函数第五行的
grid.lty
表示三元图格网线的
类型
，其后的参数
col
表示三元图内部的绘制
颜色
，随后的参数
grid.col
表示格网线的
颜色
（当然我这里并没有设置格网线）；接下来的参数
axis.col
表示三元图三条轴的
颜色
，参数
ticks.col
则表示三条轴上对应的
标签
（不是文字标注）的颜色；参数
axis.rotate
则表示是否要
旋转标签
；最后一个
padding
参数则用以控制图片的
缩放
。

接下来，由于我们希望通过
R
、
G
、
B
三种颜色的填充来实现三元图的着色，因此声明一个
cols
变量，并通过
ColourTernary()
函数将其填充到三元图中。

此外，为了方便大家看图，我们希望在这个三角形的
R
、
G
、
B
颜色空间图中，添加几个关键颜色的点，作为大家看图时的参考。因此，我们通过
R
、
G
、
B
值来确定几个颜色点，将其存储在
data_point
中；随后，通过
AddToTernary()
函数将其导入三元图中。

接下来，也就是代码中的最后一部分，我们通过
legend()
函数为图片添加
图例
。这里的图例，其实就是我们在前一步骤中，为图片添加的几个主要颜色点的图例。首先，函数的第一个参数
"topright"
，表示我们希望将图例添加到图片的右上角；随后的几行参数，就是调整图例的字体、字号、要显示的内容等。

在通过调整代码，获得我们满意的三元图后，如果大家是用
RStudio
进行代码的撰写，可以在“
Plots
”中选择“
Export
”→“
Save as Image...
”选项，将图片导出；如下图所示。