为什么terra：：cellSize()和raster：：area()会生成不同的栅格单元面积估计值？ [英] Why do terra::cellSize() and raster::area() produce different estimates of raster cell area?

问题描述

我刚刚注意到terra::cellSize()生成的单元格面积估计值与raster::area()生成的单元格面积估计值不匹配。

首先，为什么这两种方法不能提供相同的答案？第二，哪个估计最准确？请参见下面的示例。

library(raster)
#> Loading required package: sp
library(terra)
#> terra version 1.3.4

# make test raster with raster::raster()
a <- raster::raster(ncols = 100, nrows = 100,
            xmn = -84, xmx = -83, 
            ymn = 42, ymx = 43)

# make test raster with terra::rast()
b <- terra::rast(ncols = 100, nrows = 100, 
          xmin = -84, xmax = -83, 
          ymin = 42, ymax = 43)

# calculate cell areas (km2)
a_area <- raster::area(a) # km by default
b_area <- terra::cellSize(b, unit = "km")

# sum across cells
a_sum <- raster::cellStats(a_area, "sum")
b_sum <- terra::global(b_area, fun = "sum")

a_sum
#> [1] 9088.98
b_sum
#>           sum
#> area 9130.795

# note that this terra workflow yields the same answer as terra::expanse()
terra::expanse(b, unit = "km")
#> [1] 9130.795


sessionInfo()
#> R version 4.0.2 (2020-06-22)
#> Platform: x86_64-apple-darwin17.0 (64-bit)
#> Running under: macOS  10.16
#> 
#> Matrix products: default
#> BLAS:   /Library/Frameworks/R.framework/Versions/4.0/Resources/lib/libRblas.dylib
#> LAPACK: /Library/Frameworks/R.framework/Versions/4.0/Resources/lib/libRlapack.dylib
#> 
#> locale:
#> [1] en_US.UTF-8/en_US.UTF-8/en_US.UTF-8/C/en_US.UTF-8/en_US.UTF-8
#> 
#> attached base packages:
#> [1] stats     graphics  grDevices utils     datasets  methods   base     
#> 
#> other attached packages:
#> [1] terra_1.3-4  raster_3.4-5 sp_1.4-5    
#> 
#> loaded via a namespace (and not attached):
#>  [1] Rcpp_1.0.6        codetools_0.2-18  lattice_0.20-41   digest_0.6.27    
#>  [5] grid_4.0.2        magrittr_2.0.1    evaluate_0.14     highr_0.8        
#>  [9] rlang_0.4.10      stringi_1.5.3     rmarkdown_2.6     rgdal_1.5-19     
#> [13] tools_4.0.2       stringr_1.4.0     xfun_0.20         yaml_2.2.1       
#> [17] compiler_4.0.2    htmltools_0.5.1.1 knitr_1.31
packageVersion("raster")
#> [1] '3.4.5'
packageVersion("terra")
#> [1] '1.3.4'

^{由reprex package(v0.3.0)}于2021-07-08创建

在过去的几年里，我一直在使用raster(并且非常喜欢它)，最近我被较新的terra包提供的速度和其他改进所震撼。我假设terra::cellSize()(或terra::expanse())提供的面积估计比raster::area()更准确，但在更新以前的面积估计之前，我想了解更多有关变化的信息。

感谢您所做的一切，https://github.com/rspatial！

推荐答案

raster使用单元格的宽度(经度)和高度(纬度)的乘积。terra更精确，它计算单元格的球形面积(由其四角定义)。这一点在高纬度地区最为重要，因为那里的单元格宽度变化最大，并且单元格的底部和顶部可能会有所不同。因此，高纬度地区和垂直分辨率较低的单元格之间的差异将最大。

插图如下：

library(raster)
library(terra)
a <- raster::raster()
b <- terra::rast()
values(a) <- 1:ncell(a)
values(b) <- 1:ncell(b)

a_rast <- rast(area(a))
a_terra <- cellSize(b, unit = "km")

dif <- a_terra - a_rast    
reldif <- 100 * dif / a_terra
plot(reldif)

在两极附近，这些细胞的差异几乎是1%，而在赤道是~0。

terra中更大的更改是，它还计算投影(即不是纵向)栅格的实际像元大小。来自？cell Size的示例

r <- rast(ncols=90, nrows=45, ymin=-80, ymax=80)
m <- project(r, "+proj=merc")

bad <- init(m, prod(res(m)) / 1000000, names="naive")
good <- cellSize(m, unit="km", names="corrected")
plot(c(good, bad), nc=1, mar=c(2,2,1,6))

不幸的是，这在当时似乎有点问题，特别是对于大型栅格；希望在下一个版本中可以解决这一问题。

这篇关于为什么terra：：cellSize()和raster：：area()会生成不同的栅格单元面积估计值？的文章就介绍到这了，希望我们推荐的答案对大家有所帮助，也希望大家多多支持IT屋！