如何高效绘制基于sf包的全球10分钟分辨率陆地网格？

问题背景 #

已通过R的sf包生成全球10分钟（1/12度）分辨率的陆地网格，包含grid_ID字段，保存为global_10m_grid.gpkg。使用tmap直接绘制时，因数据量过大（约280万+网格单元），本地加载耗时极长，集群交互式环境下生成空文件，需更高效的绘制方法。

原始绘制代码：

grid <- st_read('global_10m_grid.gpkg')
bitmap('test_grid.png')
tm_shape(grid) + tm_fill(col = 'red')
dev.off()

高效绘制方法 #

1. 快速检查：合并网格为陆地轮廓（无需绘制单个网格） #

如果仅需验证网格覆盖范围是否正确，无需绘制每个网格单元，直接将所有网格合并为单一多边形，渲染速度极快：

library(sf)
library(tmap)

# 加载网格并合并
grid <- st_read('global_10m_grid.gpkg', quiet = TRUE)
land_outline <- st_union(grid) %>% st_as_sf()

# 绘制轮廓
tmap_save(tm_shape(land_outline) + tm_fill(col = "red"), "land_outline.png")

2. 分区域绘制（仅渲染目标区域） #

若只需检查特定区域，过滤对应范围的网格后绘制，大幅减少数据量：

grid <- st_read('global_10m_grid.gpkg', quiet = TRUE)

# 定义目标区域（示例：东亚地区，东经70-140，北纬10-55）
target_bbox <- st_bbox(c(xmin=70, ymin=10, xmax=140, ymax=55), crs=st_crs(grid))
target_grid <- grid[st_intersects(grid, st_as_sfc(target_bbox), sparse=FALSE), ]

# 绘制目标区域网格
tmap_save(tm_shape(target_grid) + tm_fill(col = "red"), "east_asia_grid.png")

3. tmap优化：启用栅格化渲染 + 正确输出设置 #

tmap默认矢量渲染大网格会卡顿，改用栅格化渲染，并直接用tmap_save替代bitmap/dev.off，避免集群环境设备问题：

library(tmap)

grid <- st_read('global_10m_grid.gpkg', quiet = TRUE)

# 切换到绘图模式（非交互式），启用栅格化渲染
tmap_mode("plot")
tm <- tm_shape(grid) + 
  tm_fill(col = "red", raster = TRUE)  # raster=TRUE将矢量转为栅格渲染

# 直接保存，无需手动调用设备
tmap_save(tm, "global_grid_raster.png", width = 1200, height = 600)

4. 转换为栅格格式后绘制 #

将sf网格转为栅格对象（terra包效率更高），栅格对大区域渲染远快于矢量：

library(terra)
library(tmap)

# 加载网格并转为栅格
grid <- st_read('global_10m_grid.gpkg', quiet = TRUE)
r <- rast(grid, res = 1/12)  # 指定分辨率与原网格一致
r <- rasterize(vect(grid), r, field = "grid_ID")

# 绘制栅格
tmap_save(tm_shape(r) + tm_raster(palette = "reds"), "global_grid_raster.png")

5. 集群环境适配：使用无界面图形设备 #

集群交互式shell无图形界面，需明确使用支持无界面的设备（如png()或cairo_png()），确保绘制完成后正确关闭：

library(sf)
library(tmap)

grid <- st_read('global_10m_grid.gpkg', quiet = TRUE)

# 使用cairo_png（集群环境兼容性更好）
cairo_png("global_grid.png", width = 1200, height = 600)
tmap_mode("plot")
print(tm_shape(grid) + tm_fill(col = "red", raster = TRUE))
dev.off()

内容的提问来源于stack exchange，提问作者MJezierski