d3.js 绘制极坐标图(polar plot)

0.引言

在极坐标系中，任意位置可由一个夹角和一段相对原点（极点）的距离表示。也就是说，我们可以用 (angle,r) 来表示极坐标系中的点。

1.数据

假设我们有如下数据集[ [10, 0.2], [6, 0.5], [23, 0.9],... ]。其中每个数据的一维表示时间(24小时制)，二维表示信号强度。如[10, 0.2]表示十点的信号强度为0.2。现在，我们要将这些数据呈现在极坐标图(polar plot)上：

2.比例尺

我们发现，源数据的一维并不直接表示角度，二维也并不直接表示距离。那么我们需要用到比例尺。比例尺就是将某一区域的值映射到另一区域，其大小关系不变。

由于我们的区间都是连续的（连续的24小时映射到连续的360°，信号强度值映射到半径值），故这里我们用到的是线性比例尺。

1 var angle = d3.scale.linear()
2               .domain([0, 24])
3               .range([0, 2 * Math.PI]);
4 
5 var r = d3.scale.linear()
6           .domain([0, max_singnal])
7           .range([0, radius]);

3.坐标系

为了清晰地呈现数据，绘制角度坐标轴（每45°画一条线）和半径坐标轴（半径每递增0.1画一个圆）。以及标上刻度。

// 角度坐标轴
 1     var ga = svg.append("g")
 2           .attr("class", "a axis")
 3           .selectAll("g")
 4           .data(d3.range(-90, 270, 45))
 5           .enter().append("g")
 6           .attr("transform", function(d) {
 7             return "rotate(" + d + ")";
 8         });
 9 
10     ga.append("line")
11         .attr("x2", radius);
12      
13     ga.append("text")
14         .attr("x", radius + 6)
15         .attr("dy", ".35em")
16         .style("text-anchor", function(d) { return d < 270 && d > 90 ? "end" : null; })
17         .attr("transform", function(d) {
18             return d < 270 && d > 90 ? "rotate(180 " + (radius + 6) + ",0)" : null;
19         })
20         .text(function(d,i) { return i*3 + ":00" });

// 半径坐标轴
 1     var gr = svg.append("g")
 2           .attr("class", "r axis")
 3           .selectAll("g")
 4           .data(r.ticks(max_singnal*10).slice(1))
 5           .enter().append("g");
 6 
 7     gr.append("circle")
 8           .attr("r", r);
 9 
10     gr.append("text")
11         .attr("y", function(d) { return -r(d) - 4; })
12         .attr("transform", "rotate(20)")
13         .style("text-anchor", "middle")
14         .text(function(d) { return d; });

4.绘制数据点

 1     var color = d3.scale.category20();
 2 
 3     var line = d3.svg.line.radial()
 4           .angle(function(d) {
 5             return angle(d[0]);
 6           })
 7           .radius(function(d) {
 8             return r(d[1]);
 9           });
10       
11 
12     svg.selectAll("point")
13           .data(data)
14           .enter()
15           .append("circle")
16           .attr("class", "point")
17           .attr("transform", function(d) {
18             var coors = line([d]).slice(1).slice(0, -1);
19             return "translate(" + coors + ")"
20           })
21           .attr("r", 8)
22           .attr("fill",function(d,i){
23             return color(i);
24           });

5.完整代码

<!DOCTYPE html>
<meta charset="utf-8">
<style>
  .frame {
    fill: none;
    stroke: #000;
  }
  
  .axis text {
    font: 10px sans-serif;
  }
  
  .axis line,
  .axis circle {
    fill: none;
    stroke: steelblue;
    stroke-dasharray: 4;
  }
  
  .axis:last-of-type circle {
    stroke: steelblue;
    stroke-dasharray: none;
  }
  
  .line {
    fill: none;
    stroke: orange;
    stroke- 3px;
  }
</style>

<body>
  <script src="https://cdnjs.cloudflare.com/ajax/libs/d3/3.5.17/d3.min.js"></script>
  <script src="https://cdnjs.cloudflare.com/ajax/libs/underscore.js/1.8.3/underscore-min.js"></script>
  <script>
      var width = 960,
          height = 500,
          radius = Math.min(width, height) / 2 - 30;
    
    var data = [
      [0, 0.4],
      [6, 0.2],
      [Math.random()*24, Math.random()],
      [Math.random()*24, Math.random()],
      [Math.random()*24, Math.random()],
      [Math.random()*24, Math.random()],
      [Math.random()*24, Math.random()],
      [Math.random()*24, Math.random()],
      [Math.random()*24, Math.random()],
      [Math.random()*24, Math.random()],
      [Math.random()*24, Math.random()],
      [Math.random()*24, Math.random()],
    ]

    var y = _.map(data, _.last);
    var max =  Math.max.apply(null, y);
    max = Math.ceil(max*10)/10;

    var angle = d3.scale.linear()
        .domain([0, 24])
        .range([0, 2 * Math.PI]);

    var r = d3.scale.linear()
          .domain([0, max])
          .range([0, radius]);

    var svg = d3.select("body").append("svg")
          .attr("width", width)
          .attr("height", height)
          .append("g")
          .attr("transform", "translate(" + width / 2 + "," + height / 2 + ")");

    var gr = svg.append("g")
          .attr("class", "r axis")
          .selectAll("g")
          .data(r.ticks(max*10).slice(1))
          .enter().append("g");

    gr.append("circle")
          .attr("r", r);

    gr.append("text")
        .attr("y", function(d) { return -r(d) - 4; })
        .attr("transform", "rotate(20)")
        .style("text-anchor", "middle")
        .text(function(d) { return d; });

    var ga = svg.append("g")
          .attr("class", "a axis")
          .selectAll("g")
          .data(d3.range(-90, 270, 45))
          .enter().append("g")
          .attr("transform", function(d) {
            return "rotate(" + d + ")";
        });

    ga.append("line")
          .attr("x2", radius);
     
    ga.append("text")
        .attr("x", radius + 6)
        .attr("dy", ".35em")
        .style("text-anchor", function(d) { return d < 270 && d > 90 ? "end" : null; })
        .attr("transform", function(d) {
            return d < 270 && d > 90 ? "rotate(180 " + (radius + 6) + ",0)" : null;
        })
        .text(function(d,i) { return i*3 + ":00" });

    var color = d3.scale.category20();

    var line = d3.svg.line.radial()
          .angle(function(d) {
            return angle(d[0]);
          })
          .radius(function(d) {
            return r(d[1]);
          });
      

    svg.selectAll("point")
          .data(data)
          .enter()
          .append("circle")
          .attr("class", "point")
          .attr("transform", function(d) {
            var coors = line([d]).slice(1).slice(0, -1);
            return "translate(" + coors + ")"
          })
          .attr("r", 8)
          .attr("fill",function(d,i){
            return color(i);
          });

  </script>