在 R 中插入光栅砖的时间序列的有效方法

Question

我有一些代表时间序列的大型光栅砖（每一层是一个时间点）。我希望通过在层之间进行插值来提高时间分辨率（在下面的示例中，插值使用 zoo::na.spline，但如果有帮助，我愿意接受其他插值方法）。我不能直接在积木上使用 na.spline - 它不是为此而设计的，只是给出 Error in as.array.default(X) : 'dimnames' applied to non-array.

目前我正在使用一系列循环来执行此操作（第一个循环用于生成具有更多时间层的砖块，第二个循环用于将原始砖块插入正确的层，第三个循环用于在每个单元格上使用 na.spline）。然而，这在大块上非常慢，而且似乎是一种相当低效的方法。

一个最小的可重现示例。

首先让我们制作一个代表低时间分辨率数据的初始栅格砖。请注意，左上角的单元格始终为 NA，因为任何解决方案都必须对仅包含 NA 的单元格具有鲁棒性：

library(raster); library(rasterVis); library(zoo)
r1 = raster(matrix(c(NA, rep(1,8)), 3, 3))
r2 = raster(matrix(c(NA, rep(2,8)), 3, 3))
r3 = raster(matrix(c(NA, rep(3,8)), 3, 3))    
b1 = brick(list(r1,r2,r3))
levelplot(b1)

现在，让我们创建一个空的光栅块来插入值：

b2 = brick(lapply(1:9, function(x) raster(matrix(NA, 3, 3))))

接下来我们将 b1 的层插入到 b2 的适当层中。请注意，我什至在这里使用了一个循环，因为 .

old.layers = c(1,4,7)
for (i in 1:nlayers(b1)) {
  b2[[old.layers[i]]] = b1[[i]]
} 
levelplot(b2, layout=c(9,1))

最后我们遍历每个单元格以进行时间序列插值并将结果插入回 b2:

for (cell in 1:ncell(b2)) {
  if (all(is.na(as.vector(b2[cell])))) {
    # na.spline wil fail if all are NA
    new.values = as.numeric(rep(NA, dim(b2)[3])) 
  } else {
    new.values = na.spline(as.vector(b2[cell]), na.rm = F) 
  }
  b2[cell][] = new.values
}
levelplot(b2, layout=c(9,1))

这可行，但似乎效率极低且不够优雅。有没有更快（最好也更优雅）的方法来做到这一点？

Answer 1

您可以将 raster::calc 与这样的函数一起使用：

yy <- rep(NA, 9)
fun <- function(y) { 
  if (all(is.na(y)))  yy else na.spline((yy[c(1,4,7)] <- y), xout=1:9)
}
b2 <- calc(b1,  fun)

供参考，raster::approxNA接近你想要的（但它不添加层，并使用线性插值）。

在 R 中插入光栅砖的时间序列的有效方法

Efficient way to interpolate time series of raster bricks in R

r

raster

zoo