Buffer de Punto o Polígono con Información de Raster

Question

La intención de este trabajo es definir un buffer alrededor de un punto o polígono basado en la información de un raster. Por ejemplo, si un polígono representa una ciudad y el ráster define el tiempo que tarda en pasar por esa celda (en horas para simplificar). Me gustaría construir un buffer alrededor de esta ciudad definiendo el rango máximo que sumaría 24 horas. Cualquier celda puede moverse hacia cualquier otra celda siempre que se mueva hacia el origen (El valor de la celda origen es no incluido en la suma).

Esto permitirá la creación de topes no uniformes basados en la información del entorno en lugar de establecer un tope arbitrario alrededor de un polígono.

set.seed(8354)
r <-raster(matrix(ncol=5,nrow=5,abs(round(rnorm(25,5,5),0))))
e <- extent(c(0,5,0,5))
extent(r) <- e
plot(r)
points(2.5,2.5,cex=3,pch=19)

A continuación, las imágenes muestran la trama inicial y la trama "tamponada" hacia fuera con valores iguales a 10. La intención es moverse hacia afuera desde la celda central en las 8 direcciones, sumando los valores a medida que se avanza. Cuando se alcanza el valor 10, el buffer se ajusta a esa extensión, si el valor supera el 10, la celda actual limita la extensión.

Un reto que ya veo es el de contar en diagonal, en un caso el valor puede ser menor que 10 y en otro mayor, no estoy muy seguro de cómo evitarlo todavía.

He estado buscando a través de la gdistance documentación así como accCost como se ve aquí . El transition La función parece ser el punto de colapso. Gran parte de eso se debe a mi falta de comprensión de lo que esta función está haciendo (voy a seguir mi lectura). He estado usando la suma en el argumento transitionFunction.

Valores en la trama original

Suma hacia afuera que define la extensión del buffer

Answer 1

Utilizando una matriz de vecindad con adjacent le da los números de las celdas alrededor de una celda determinada, por lo que podría extraer valores de vecindades crecientes hasta alcanzar un umbral.

Función para construir una matriz de vecindad para centrarse en un punto dado.

##' @param n size of neighbourhood matrix 3,5,7,...
nmatrix <- function(n) {
   ## n must be odd and > 1
   m <- matrix(1, n, n)
   m[ceiling(length(m) / 2)] <- 0
   m
}
## neighbours summing to 10 for a given point
sum0 <- 0
start0 <- 3
while(sum0 < 10) {
  ## extract all values in neighbourhood, including centre
  cells <- adjacent(r, cellFromXY(r, pt), directions = nmatrix(start0), include = TRUE)[,"to"]
  adjvalues <- r[cells]
  ## test sum of values 
  ## (could randomize order here or set a specific order for testing)
  # print(cumsum(adjvalues))
  sum0 <- sum(adjvalues)
  ## increment size of neighbourhood
  start0 <- start0 + 2
}

Una vez que ese bucle while está hecho tienes todos los adjvalues de cells por lo que se pueden utilizar para construir cualquier geometría que se necesite, tal vez por rasterToPolygons en una versión enmascarada de la trama.

Esto es un poco derrochador dado que las celdas se someten a múltiples pruebas, pero si tus barrios suelen ser pequeños no creo que eso sea un gran problema.

El adjacent se vectoriza en cells por lo que se podría probar en varios puntos, pero eso lo complicaría y la eficiencia ganada quizás no valdría la pena.