如何在基本图形中复制 ggplot2::geom_raster？

Question

tl;博士

如果您运行下面的两个代码片段（注意：代码以前被破坏，但现在已修复并已在多台计算机上检查过），您将看到一些栅格数据的两个图。一个使用 ggplot2 并生成具有高分辨率海岸线的平滑图像，这些海岸线以某种方式继承自我用来屏蔽光栅的多边形。

不使用ggplot2，我们可以使用raster::plot(... , interpolate='bilinear')或rasterImage(interpolate = TRUE)得到平滑的图像。但是地图中的海岸线看起来不太好（根据栅格的分辨率，它们是jagged/pixellated）。您可能需要放大很多才能看到它。我有两个问题：

如何在基础图形中绘制栅格，但仅在它与多边形重叠的地方 其边缘的分辨率高于栅格（产生类似 ggplot 输出的内容）？我问这个问题in more detail here, with an example of the output I want.
ggplot2 如何理解多边形边缘的位置以便正确绘图？我看不到 where/how 我告诉 ggplot 掩蔽多边形是什么！

血淋淋的细节

我正在 R 中绘制栅格。我最初使用 ggplot2、geom_raster() 进行绘图，但现在我需要切换回基本 R，因为我最终需要显示多个栅格在单个地块上使用不同的色标（这是一张地图，色标最终会因大陆而异）。

下面的代码将重现情节（包括下载必要的文件）。在我的电脑上，完整的代码（下面的两个片段）需要大约 1.5 分钟才能运行——其中大部分是 drawing/rendering 情节。

library("rgdal")
library("sp")
library("raster")
library("ggplot2")
    
# Downloading and loading raster
download.file("https://dl.dropboxusercontent.com/u/49481174/Stack.zip", destfile="Stack.zip")
unzip("Stack.zip")
msrP2 <- raster("Stack/msrP2.grd")

plot(msrP2, interpolate='bilinear')

注意沿海岸线的像素化（您可能需要放大才能看到）。这是基于光栅分辨率的预期结果。

但请注意 ggplot2 中会发生什么！

警告，渲染绘图需要我机器上的大量内存

# Convert to data.frame for ggplot2
msr.p <- rasterToPoints(msrP2)
mdf <- data.frame(msr.p)
colnames(mdf) <- c("Longitude", "Latitude", "RichnessProp")

# plot using geom_raster
b_map <- ggplot(data=mdf, aes_string(y="Latitude", x="Longitude")) +
  geom_raster(aes(fill=RichnessProp)) +
  theme_bw() +
  coord_equal() +
  scale_fill_gradientn("DD", colours=c("gold1", "coral", "navy"), na.value="black") +
  theme(axis.title.x = element_blank(),
    axis.title.y = element_blank(),
    axis.text.x = element_blank(),
    axis.text.y = element_blank(),
    panel.grid.major = element_blank(),
    panel.grid.minor = element_blank(),
    legend.position = "right",
    legend.key = element_blank(),
    axis.ticks=element_blank()) +
  scale_y_continuous(limits=c(-5133051,6324167)) + 
  scale_x_continuous(limits=c(-20100000,20100000))

b_map

高保真再现海岸线！最终，造成这种情况的原因一定与以下事实有关：该栅格最初是通过使用大陆和湖泊的高分辨率 shapefile 屏蔽更大的栅格而生成的。所以重新陈述问题，按重要性排序：

Q1. 我如何在 base R 中创建这个高分辨率图？

Q2. ggplot 究竟如何根据我传递给它的 data.frame “知道”海岸线的位置？

Answer 1

既然你说 ggplot 占用大量内存而 plot 不占用内存，我认为像素化来自 raster::plot 默认情况下的事实仅接受一部分像素以减少内存占用，具体取决于参数 maxpixels：

maxpixels integer > 0. Maximum number of cells to use for the plot. If maxpixels < ncell(x), sampleRegular is used before plotting. If gridded=TRUE maxpixels may be ignored to get a larger sample

我会尝试类似的方法：

plot(msrP2, interpolate='bilinear', maxpixels=50000000)

看看它是否能解决您的问题。

PS：关注Q2：ggplot2对"coastline"一无所知。如果我是对的，那么您看到的问题仅与 raster::plot 自动 "reduces" 分辨率以节省您的内存这一事实有关。

如何在基本图形中复制 ggplot2::geom_raster？

How to replicate ggplot2::geom_raster in base graphics?

gis

graphics

r

ggplot2

r-raster

tl;博士

血淋淋的细节