如何设置栅格:: plot的显示范围？

Question

摘要

如何将R raster::plot的显示限制为Raster *对象的边界？为什么我问：

我是R初学者，必须

1. 将未投影（lon-lat）全局空间数据从ASCII转换为netCDF（已解决）
2. “regrid”it：即将数据限制在一个区域，投影它，并缩小尺寸（减小gridcells的大小）它（主要是解决了）

不幸的是，在科学工作中，一个主要是QAs数据转换，例如通过视觉检查。上面的步骤1看起来不错。但是，尽管第2步现在看起来好多了，但我真的想绘制仅重新划分extents的边界（或RasterLayer）。我在公共git存储库（here）中使用bash脚本驱动R代码执行转换步骤，并绘制转换后的输出apparently correctly。但是，我尝试使用raster::plot绘制regridding的输出并不完全正确（请参阅输出here的前3页）。

如何解决？

细节

背景

我需要获取一些数据（全球海洋排放清单（EI）），将其与其他数据（主要是其他EI）相结合，并将其输入模型。该模型想要消耗netCDF，并且它希望空间域上的netCDF略大于连续的美国（CONUS）。此图像的边框是域的边界。 （注意，域的一部分，但只有部分是海洋的。）该模型还希望netCDF以某种方式投射（LCC以12公里的分辨率）。我将此视为两个独立的问题：

1. 将全局EI从其原生ASCII格式转换为netCDF
2. 将来自全球/未投影的netCDF“重新划分”为缩小的（更精细的分辨率）投影子域。

我正在尝试使用this public git repository存档的代码解决这些问题。如果您克隆该git repo，然后按照“第一个示例”in the README所述配置/运行bash驱动程序GEIA_to_netCDF.sh（并假设您的R已正确配置，特别是packages = {{1} }，raster）它将输出netCDF并绘制（使用ncdf4）输出到PDF的内容，如下所示：。输出数据的分布似乎是正确的，因此问题1似乎已经解决了。

问题

解决问题2（又名“第二个例子”in the README）似乎需要R package = fields::image.plot。我的bash驱动程序regrid_GEIA_netCDF.sh调用regrid.global.to.AQMEII.r（in repository}，它运行时没有错误，并显示其输出的PDF。 GEIA_N2O_oceanic_regrid.pdf包含4个页面，对应于raster末尾的4个代码块。这里只有前3页相关（第4页尝试使用regrid.global.to.AQMEII.r并且遇到更大问题）。

Page = 1/4来自简化fields::image.plot重新排序的输出，加上来自raster::plot的CONUS地图的预计版本：

wrld_simpl

不幸的是，输出看起来是全局的，或几乎是全局的：但是输出被重新划分的所需域要小得多：。所以我有3个问题（1个主要问题，2个后续问题）：

1. plot(out.raster) plot(map.us.proj, add=TRUE) 默认显示的图片是否只显示 参数中给出的raster::plot范围
2. 如果是这样，我的regrid有什么问题？ （更多下面）
3. 如果不是（即，如果RasterLayer默认显示 more 而不是其raster::plot的范围），如何使RasterLayer仅显示范围那raster::plot？

执行重新编译的RasterLayer（here）中的代码似乎得到了正确的输出：

regrid.global.to.AQMEII.r

请注意，CRS似乎与给定here的输出域的定义相匹配。 （进入链接页面后，滚动浏览地图。）

out.crs <- '+proj=lcc +lat_1=33 +lat_2=45 +lat_0=40 +lon_0=-97 +x_0=-2556000 +y_0=-1728000'

但是，如上所述，regrid输出（out.raster <- projectRaster( from=in.raster, to=template.raster, method='bilinear', crs=out.crs, overwrite=TRUE, progress='window', format='CDF', # args from writeRaster NAflag=-999.0, # match emi_n2o:missing_value,_FillValue (TODO: copy) varname=data.var.name, varunit='ton N2O-N/yr', longname='N2O emissions', xname='COL', yname='ROW', filename=out.fp) out.raster # made with CRS #> class : RasterLayer #> dimensions : 299, 459, 137241 (nrow, ncol, ncell) #> resolution : 53369.55, 56883.69 (x, y) #> extent : -14802449, 9694173, -6258782, 10749443 (xmin, xmax, ymin, ymax) # ??? why still proj=longlat ??? #> coord. ref. : +proj=longlat +datum=WGS84 +ellps=WGS84 +towgs84=0,0,0 #> data source : /home/rtd/code/R/GEIA_to_netCDF/GEIA_N2O_oceanic_regrid.nc #> names : N2O.emissions #> zvar : emi_n2o ）在其CRS中显示为lon-lat：我不确定为什么会这样，或者它是否暗示out.raster是全局的盘区。

我还试图以两种方式限制情节本身：

首先，我尝试在情节中添加out.raster，即

extents

生成the PDF的page = 2/4。不幸的是，这根本不会改变输出：AFAICS，它与page = 1/4完全相同（上图）。

其次，我尝试使用plot(out.raster, ext=template.raster) plot(map.us.proj, add=TRUE) 来绑定重新划分的netCDF本身，然后使用我用来绑定regrid的相同raster::crop对象（RasterLayer）进行绘制：

template.raster

生成the PDF的page = 3/4。不幸的是，它显然与page = 1/4（上图）完全相同。

（如果你想知道，PDF的第4页是使用template.raster.extent <- extent(template.raster) out.raster.crop <- # overwrite the uncropped file crop(out.raster, template.raster.extent, filename=out.fp, overwrite=TRUE) ... plot(out.raster.crop) plot(map.us.proj, add=TRUE) 生成的，它有一个不同的问题，描述为here，除非StackOverflow破坏了该链接。）

非常感谢您对这位R新手的帮助！

Answer 1

摘要

我的问题

How to limit display of an R `raster::plot` to the bounds of a `Raster*` object?

是基于我对问题的错误诊断。解决方案是正确设置底层extent 数据对象的边界（或Raster*）（即绘图数据的来源），特别是

1. 通过查询其基础文件来获取模板对象的边界（用于创建数据对象）（不做任何假设！）
2. 通过查询其基础文件来获取模板对象的CRS（不做任何假设！）
3. 直接设置模板对象的边界和CRS

但是

• 不要试图仅在Extent上设置分辨率;对我来说，至少，挂起
• raster::plot地图仍有一个小的边界问题;至少，相对于我使用fields::image.plot
的地图

细节

这个问题的答案实际上是另一个问题的答案：如何正确设置extent对象的Raster*？因为一旦我正确设置了我想要绘制的对象的范围，raster::plot问题就会消失。 （有一个小例外 - 见下文。）这可能是主要的raster开发人员Robert J. Hijmans试图在this post中传达的内容，但如果是这样的话，我并没有察觉到当时。

我在得到两个建议之后解决了这个问题，这些建议本身并不是我所需要的，但它让我走上了正确的道路。在这种情况下，该路径导致R package M3，这对于处理CMAQ和WRF输入和输出的数据非常有用。建议是

1. 使用project.lonlat.to.M3进行重新审核任务。
2. 情节问题可能与球形投影的生成模型（CMAQ）的假设有关。

第二个建议似乎有道理，因为我知道我正在使用+ellps=WGS84来设置CRS。 （请参阅this repository中大量注释的R，特别是regrid.global.to.AQMEII.r。）所以我决定调查一下。

我知道第一个建议只会有困难（因为它只能投射点数），但是看看M3 doc只是为了确定。 ToC中的以下功能立即引起了我的注意：

1. get.proj.info.M3，它不仅从模板文件中返回一个球形PROJ.4字符串，而且还有一个没有我认为需要提供的错误东方和北方的字符串：

   # use package=M3 to get CRS from template file
   out.crs <- get.proj.info.M3(template.in.fp)
   cat(sprintf('out.crs=%s\n', out.crs)) # debugging
   # out.crs=+proj=lcc +lat_1=33 +lat_2=45 +lat_0=40 +lon_0=-97 +a=6370000 +b=6370000
   

2. get.grid.info.M3，可以通过一些努力返回模板文件的边界/范围：

   extents.info <- get.grid.info.M3(template.in.fp)
   extents.xmin <- extents.info$x.orig
   extents.xmax <- max(
     get.coord.for.dimension(
       file=template.in.fp, dimension="col", position="upper", units="m")$coords)
   extents.ymin <- extents.info$y.orig
   extents.ymax <- max(
     get.coord.for.dimension(
       file=template.in.fp, dimension="row", position="upper", units="m")$coords)
   template.extents <-
     extent(extents.xmin, extents.xmax, extents.ymin, extents.ymax)
   

然后可以在模板Raster*

上设置这些边界

template.in.raster <- raster(template.in.fp, ...)
template.raster <- projectExtent(template.in.raster, crs=out.crs)
template.raster@extent <- template.extents

并使用模板重新输入Raster*

out.raster <-
  projectRaster(
    # give a template with extents--fast, but gotta calculate extents
    from=in.raster, to=template.raster, crs=out.crs,
    # give a resolution instead of a template? no, that hangs
#    from=in.raster, res=grid.res, crs=out.crs,
    method='bilinear', overwrite=TRUE, format='CDF',
    # args from writeRaster
    NAflag=-999.0,  # match emi_n2o:missing_value,_FillValue (TODO: copy)
    varname=data.var.name, 
    varunit='ton N2O-N/yr',
    longname='N2O emissions',
    xname='COL',
    yname='ROW',
    filename=out.fp)
# above fails to set CRS, so
out.raster@crs <- CRS(out.crs)

（如上所述，通过设置模板进行重新设置仅花费7秒，但通过设置网格分辨率进行重新登录，在2小时后，当我杀死作业时无法完成。）之后，raster::plot

map.us.unproj <- wrld_simpl[wrld_simpl$ISO3 %in% c('CAN', 'MEX', 'USA'),]
map.us.proj <-
  spTransform(map.us.unproj, CRS(out.crs)) # projected
...
pdf(file=pdf.fp, width=5.5, height=4.25)
...
plot(out.raster, # remaining args from image.plot
  main=title, sub=subtitle,
  xlab='', ylab='', axes=F, col=colors(100),
  axis.args=list(at=quantiles, labels=quantiles.formatted))
# add a projected CONUS map
plot(map.us.proj, add=TRUE)

几乎与预期一样，但有一个例外：地图超出了数据的界限到北部和南部（虽然不是东部和西部），导致图像与发布的图像不完全相似域名，例如this。有趣的是，当我用fields::image.plot作为

进行绘图时

# see code in
# https://github.com/TomRoche/GEIA_to_netCDF/blob/master/plotLayersForTimestep.r
plot.raster(
  raster=out.raster,
  title=title,
  subtitle=subtitle,
  q.vec=probabilities.vec,
  colors,
  map.cmaq
)

我没有遇到这个问题：。所以我可能会使用fields::image.plot进行展示，至少目前是这样。