在R中插入光栅砖时间序列的有效方法

Question

我有一些代表时间序列的大型栅格砖（每一层都是一个时间点）。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，尽管如果它们有帮助，我愿意接受其他插值方法）。我不能直接在砖块上使用na.spline - 它不是为此而设计的，只是提供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（1 个循环生成具有更多时间层的砖块，第二个循环将原始砖块插入到正确的层中，第三个循环使用 na .spline 每个单元格）。然而，这在大砖块上速度非常慢，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表示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栅格砖，在其中插入值：

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，我什至在这里使用循环，因为subassignment of selected layers into raster bricks does not work。

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进行时间序列插值并将结果插入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)

作为参考，raster::approxNA 接近您想要的（但它不添加图层，并使用线性插值）。