5b. Gráficos II: um procedimento

Nesse tutorial apresentamos um procedimento para a construção de gráficos no R, incluindo cada elemento separadamente. O objetivo é mostrar como é possível editar e incluir elementos gráficos da forma que desejar, o que permite a construção de gráficos muito complexos. Utilizaremos o gráfico publicado por uma de nossas primeiras alunas para exemplificar o procedimento adotado para produzir gráficos no R.

O procedimento tem início com um esboço do gráfico. Nesse caso, fizemos um esboço no guardanapo de papel em um boteco. Essa é a parte mais complicada, imaginar algo que represente os nossos dados de forma sintética, de fácil leitura, esteticamente agradável e adequado à revista em que será publicado.

Para simplificar nosso procedimento neste tutorial, vamos produzir apenas uma variação de um dos painéis. Ou seja, queremos algo como:

Apesar de ser um gráfico simples, apresenta algumas complicações inerentes ao tipo de gráfico que não é padrão.

Quando o dispositivo de tela é aberto pelas funções de alto nível, os parâmetros que serão abertos são aqueles definidos pelo valores que estão no par. Um parâmetro importante é a dimensão do dispositivo. Dependendo do tamanho e da razão entre altura e largura, os elementos podem ter sua posição relativa muito diferente. Inclusive, sobrepondo elementos. Para evitar esse tipo de complicação é importante que a janela gráfica de tela tenha as mesmas dimensões e razão da figura final que deverá ser construída em um dispositivo de arquivo. Quando possível é interessante também trabalhar com a mesma resolução da imagem, associada ao tamanho da janela e o tamanho do pixel. Entretanto, esse último é mais complicado de ser definido no dispositivo de tela.

O tamanho padrão do dispositivo de tela é 7 polegadas de altura e de largura. Para controlar essas dimensões abrimos o dispositivo de tela com os argumentos width e height, como a seguir:

X11(width = 10, height = 10)

Como os elementos da legenda do eixo à direita são complexos, vamos tratá-los como um painel à parte. No primeiro tutorial de gráficos utilizamos o parâmetro mfrow para dividir o dispositivo gráfico em partes simétricas. A função layout é mais flexível e permite criar painéis de diferentes tamanhos no dispositivo gráfico. No nosso caso, vamos criar duas colunas, a esquerda com 80% da largura total e a direita com 20% restante. O primeiro argumento da função é uma matriz com a sequência com que os painéis irão ser desenhados ¹⁾.

layout(matrix(c(1, 2), ncol = 2, nrow = 1), width = c(8, 2))
layout.show(2) # mostra o layout dos dois paineis

A primeira coisa a fazer depois de definir o layout do gráfico é ajustar os parâmetros gráficos globais do primeiro painel. Em seguida, construímos o espaço de coordenadas sem nenhum elemento utilizando uma função de alto nível, como o plot. Note que o espaço de coordenadas deve estar relacionado às amplitudes dos dados que serão grafados.

par (mar = c(5, 1, 4, 5))
plot(x = NULL, y = NULL, xlim = c(-1.5, 2.5), ylim = c(0.5, 7.5), type = "n", yaxt = "n", xlab = "Effect Size (lnOR)", ylab = "", main = "SURVIVAL")

Em seguida, continuamos inserindo elementos. Abaixo utilizamos a função abline, a função que desenha linhas de regressão (y = a + bx) utilizando os parâmetros v para linha vertical e h para linha horizontal. O parâmetro lty define o tipo de linha, no caso 2 é a linha tracejada. Outras funções também fazem essa tarefa, como por exemplo segments que usaremos mais a frente.

abline (v = 0, lty = 2) 
abline (h = c(3,6))
axis(side = 4, at = c(1,2,4,5,7), labels=c("adult (2)", "young (28)", "temperate (28)", "tropical (2)", "overall (30)"),las=2 ) 

Utilizamos no código acima a função axis para construir o eixo e seus elementos. O lado do eixo é definido pela posição iniciando pelo eixo x como 1 e seguindo no sentido horário. A posição 4 indica o eixo à direita.

A lógica desse método é incluir cada elemento separadamente para ter controle total na elaboração do gráfico. Abaixo inserimos os resultados para os adultos:

# ADULT
points(x = -0.577, y = 1, pch = 19) # pch: tipo de simbolo
points(x = -1.2, y = 1, pch = "|")
points(x = 0.05, y = 1, pch = "|")
segments(x0 = -1.2, y0 = 1, x1 = 0.05, y1 = 1) # um segmento

Agora os resultados para os outros grupos:

#YOUNG
points(x = 0.87, y = 2, pch = 19)
points(x = -0.05, y = 2, pch = "|")
points(x = 1.1, y = 2, pch = "|")
segments(x = 1.1, y0 = 2, x1 = -0.05, y1 = 2)
#TEMPERATE
points(x = 0.01, y = 4, pch = 19)
points(x = -0.07, y = 4, pch = "|")
points(x = 0.5, y = 4, pch = "|")
segments(x = -0.07, y0 = 4, x1 = 0.5, y1 = 4)
#TROPICAL
points(x = 1.06, y = 5, pch = 19)
points(x = 0.946, y = 5, pch = "|")
points(x = 2.073, y = 5, pch = "|")
segments(x = 2.073, y0 = 5, x1 = 0.946, y1 = 5)
#OVERALL
points(x = 0.457, y = 7, pch = 19)
points(x = 0.025, y = 7, pch = "|")
points(x = 0.847, y = 7, pch = "|")
segments(x = 0.025, y0 = 7, x1 = 0.847, y1 = 7)

Esse painel foi criado para acrescentar a legenda da direita com suas particularidades. As margens do gráfico não permitem edições complexas. Caso o gráfico tenha elementos nas margens, uma solução é tratar a margem como um painel. Como fizemos no painel anterior, primeiro ajustamos os parâmetros globais e, em seguida, criamos um espaço de coordenadas cartesianas para posicionar os elementos em um espaço vazio.

par (mar=c(5,2,4,3)) #controla tamanhos das margens
plot(x=NULL,y=NULL, xlim=c(0, 2), ylim=c(0.5, 7.5),type="n", xaxt="n", yaxt="n",xlab="", ylab="", bty="n")

Em seguida, acrescentamos os elementos e legendas de eixos. Entretanto, diferente do que fizemos no painel anterior, incluindo cada elemento isoladamente, podemos colocar elementos de mesmo tipo juntos, tirando proveito da operação vetorizada das funções e tornando o código mais sintético.

points(x=rep(c(0.5),4), y=c(0.4, 2.6, 3.4, 5.6), pch="-")
segments(x0=c(0.5, 0.5), y0=c(0.4, 3.4), x1=c(0.5,0.5), y1=c(2.6, 5.6))
axis(side=4, at=1.5, labels= "Target life stage", lwd.ticks=0, cex.axis = 1.5)
axis(side=4, at=4.5, labels= "Geographic region", lwd.ticks=0, cex.axis = 1.5)

Para salvar o gráfico em um arquivo, pode-se utilizar a seguinte função.

savePlot

Caso esteja usando o RStudio, antes, inicie uma janela gráfica com a função X11()²⁾. Para ter mais controle da qualidade gráfica é necessário usar um dispositivo de arquivo (funções tiff, jpeg, png, por exemplo).

savePlot("metaGraf.png", type = "png")

Agora vamos reproduzir o código apresentado em aula que cria o gráfico com os dados de Eucaliptus grandis. O planejamento do gráfico foi feito a partir do esboço e ele deve ficar como a figura que segue.

Siga as instruções para chegar ao gráfico como na figura acima:

1. Leia o arquivo egrandis.csv a partir do seu diretório de trabalho em uma sessão do R, nomeie o objeto como egrandis.
2. Garanta que as variáveis foram lidas corretamente e crie o objeto tabReg com a contagem de quantas observações (arvore) tem em cada uma das regiao.
3. Crie um objeto chamado cores com as quatro cores (vermelho, azul, verde e amarelo) que representarão as localidades. Essas cores devem ser criadas com a função rgb sem transparência e com valores máximos das cores.
4. Abra um dispositivo de janela com largura de 10 e altura de 8 polegadas. Essa linha de comando precisa ficar comentada antes de submeter ao notaR, ele não aceita abertura de dispositivos de tela. Mas, é importante manter o tamanho para comparar com a figura enquanto produz o gráfico. Não modifique o tamanho da janela ao longo do processo, assim as proporções não se alteram.
5. Mude os parâmetros globais do dispositivo gráfico para ter: aumento de 20% nos símbolos desenhados no gráfico e sem a borda que define a área gráfica.
6. Crie uma estrutura de layout que tenha 4 painéis da seguinte forma: matrix(c(1, 2, 3, 1, 4, 4) como no esboço da figura.
   • proporções de altura c(0.13, 0.20,0.67)
   • proporções de largura c(0.60, 0.40)
7. Comece colocando a legenda de localidades no painel superior que tem 13% de altura e toda a largura da figura. Modifique o parâmetro global do painel para que fique sem margens mar = c(0, 0, 0, 0) e, desta forma, usar toda a área de plotagem.
8. Nessa primeiro painel inicie o gráfico com a função plot sem nenhum elemento e com as coordenadas cartesianas definidas com o eixo x e o eixo y indo de 0 até 1.
9. Coloque os nomes das localidades em ordem alfabética nas posições em x c(0.20, 0.40, 0.60, 0.80) e bem no meio da altura (y = 0.5), garanta que a posição do texto em relação às coordenadas é ajustado à esquerda e no meio da altura ³⁾.
10. Coloque os símbolos de círculo, preenchido pela cor correspondente de cada localidade, usando a função points e o símbolo pch = 21 - Utilize as posições c(0.19, 0.39, 0.59, 0.79) centralizado na altura e sempre com as localidades em ordem alfabética.
11. Crie o objeto densDap com a densidade probabilística da variável dap usando a função density.
12. Ajuste as margens do segundo painel para mar = c(1, 8, 1, 1).
13. Inicie a área gráfica com a função plot sem nenhum elemento, sendo os limites do x e do y igual aos limites das variáveis x e y do objeto densDap.
14. Utilize as variáveis x e y do objeto densDap para fazer o gráfico do painel intermediário utilizando a função polygon com a cor cinza claro a mesma proporção de vermelho, verde e azul de 0.83.
15. Ajuste as margens do painel da figura principal para mar = c(5, 8, 1, 1).
16. Inicie a área gráfica com a função plot sem nenhum elemento, sendo os limites de máximo e mínimo do eixo x e do y iguais aos limites das variáveis dap e vol do objeto egrandis, respectivamente.
17. Insira os eixos com as respectivas escalas nos eixos x e y, com a função axis com os parâmetros base, apenas aumentando em 100% o tamanho dos dígitos das escalas.
18. Coloque a legenda do eixo x e y como aparece na figura, com a distância da legenda para o eixo de 3 e 5.5 linhas respectivamente, com os caracteres aumentados em 50%.⁴⁾
19. Insira os pontos referentes ao gráfico com as cores respectivas para cada região, use pch=19.
20. Ajuste as margens do painel final contendo o gráfico de caixas para mar = c(15, 4, 10, 1).
21. Faça o boxplot sem os eixos com as respectivas caixas com as cores das localidades, lembra-se que colocar o argumento outline= FALSE para excluir os outliers.
22. Insira o eixo y utilizando a função axis com os parâmetros base, apenas aumentando em 100% o tamanho dos dígitos das escalas.
23. Insira a legenda do eixo y com um aumento de 50% no tamanho dos caracteres e a 3.5 linhas de distância do eixo.