[R] 육지 및 해양에 대한 마스킹 (Masking) 처리 및 가시화

 정보

• 업무명     : 육지 및 해양에 대한 마스킹 (Masking) 처리 및 가시화

• 작성자     : 이상호

• 작성일     : 2020-03-08

• 설   명      :

• 수정이력 :

 

 내용

[개요]

• 안녕하세요? 기상 연구 및 웹 개발을 담당하고 있는 해솔입니다.

• 일반적으로 기상 자료 (수치 예측 모델, 위성 자료)를 이용할 경우 전체 영역 (기온)에 대해서 필요하나 일부 산출물은 육지 (예. 지표면 온도) 또는 해양 (예. 해수면 온도) 영역에 필요합니다.

• 따라서 오늘 포스팅은 육지 및 해양에 대한 마스킹 처리 및 가시화를 소개해 드리고합니다.

 

[특징]

• 육지 또는 해양 영역에 대한 자료 처리하기 위해서 마스킹 기술이 요구되며 이 프로그램은 이러한 목적을 달성하기 위한 소프트웨어

 

[기능]

• Rwalc 패키지에서 gshhsMask 함수를 통해 육/해양 마스킹

• metR 패키지에서 MaskLand 함수를 통해 육/해양 마스킹

• spData 패키지에서 geom_sf 함수를 통해 육지 마스킹

 

[활용 자료]

• 없음

 

[자료 처리 방안 및 활용 분석 기법]

• 없음

 

[사용법]

• 소스 코드 참조

 

[사용 OS]

• Windows 10

 

[사용 언어]

• R v3.6.3

• R Studio v1.2.5033

 

 소스 코드

[명세]

• 전역 설정

  • 최대 10 자리 설정

  • 메모리 해제

  • 영어 인코딩 설정

  • 폰트 설정

# Set Option
memory.limit(size = 9999999999999)
options(digits = 10)
Sys.setlocale("LC_TIME", "english")
font = "Palatino Linotype"

 

• 라이브러리 읽기

# Library Load
library(extrafont)
library(tidyverse)
library(lubridate)
library(spData)
library(RWalc)
library(noncompliance)
library(metR)

 

• 데이터 프레임 설정

  • 변수 설정

    • 기준 위도 : -90에서 90까지 0.5 간격

    • 기준 경도 : 0에서 360까지 0.5 간격

  • 데이터 프레임 설정

    • 즉 기준 위도 (-90)를 기준으로 기준 경도 (0-360, 0.5 간격) 설정

# Set Variable
nRefLat = seq(-90, 90, 0.5)
nRefLon = seq(0, 360, 0.5)

# Set Data Frame
dfData = noncompliance::expand.grid.DT(
   nRefLat
   , nRefLon
   , col.names = c("nLat", "nLon")
   )

dplyr::tbl_df(dfData)

 

 

Land Sea Mask (1) : gshhsMask

 

• gshhsMask

  • Rwalc 패키지에서 gshhsMask 함수를 이용하여 마스킹 분류

  • 그 결과 육지의 경우 TRUE이고 해양에서는 FALSE로 반환

mask = RWalc::gshhsMask(res = c("0.1", "0.05"), land = TRUE, latmin = -90, latmax = 90)


dfGshhsMaskData = dfData %>%
   dplyr::mutate(
      isLand = mask(0, nLon, nLat)
   )

dplyr::tbl_df(dfGshhsMaskData)

 

 

ggplot(data = dfGshhsMaskData, aes(x = nLon, y = nLat, fill = isLand)) +
   theme_bw() +
   geom_tile() +
   labs(
      title = "Gshhs Mask : Land (TRUE) and Sea (FALSE)"
      , x = ""
      , y = ""
   ) +
   metR:::theme_field() + 
   theme(text = element_text(family = font)) +
   ggsave(filename = paste0("FIG2/Gshhs_Mask.png"), width = 10, height = 6, dpi = 600)

 

 

Land Sea Mask (2) : MaskLand

 

• MaskLand

  • metR 패키지에서 MaskLand 함수를 이용하여 마스킹 분류

  • 그 결과 육지의 경우 TRUE이고 해양에서는 FALSE로 반환

dfMaskLandData = dfData %>%
   dplyr::mutate(
      isLand = metR::MaskLand(nLon, nLat, mask = "world")
   )

dplyr::tbl_df(dfMaskLandData)

 

 

ggplot(data = dfGshhsMaskData, aes(x = nLon, y = nLat, fill = isLand)) +
   theme_bw() +
   geom_tile() +
   labs(
      title = "Gshhs Mask : Land (TRUE) and Sea (FALSE)"
      , x = ""
      , y = ""
   ) +
   metR:::theme_field() + 
   theme(text = element_text(family = font)) +
   ggsave(filename = paste0("FIG2/Gshhs_Mask.png"), width = 10, height = 6, dpi = 600)

 

 

Land Sea Mask (3) : geom_sf

 

• geom_sf

  • spData 패키지에서 geom_sf 함수를 이용하여 육지 마스킹

  • 그 결과 육지의 경우 grey80 색으로 덮어쓰기

# Set Map Data 
mapData = spData::world


ggplot() +
   theme_bw() +
   geom_sf(data = mapData, fill = "grey80", color = "black") +
   labs(
      title = "Land Mask"
      , x = ""
      , y = ""
   ) +
   metR:::theme_field() + 
   theme(text = element_text(family = font)) +
   ggsave(filename = paste0("FIG2/Sf_Land_Mask.png"), width = 10, height = 6, dpi = 600)

 

 

[전체]

	#============================================================================
	# Routine : Main R program
	#
	# Purpose : Visualization and Masking for Land and Sea
	#
	# Author : MS. Sang-Ho Lee
	#
	# Revisions: V1.0 March 08, 2019 First release (MS. Sang-Ho Lee)
	#============================================================================
	# Set Option
	memory.limit(size = 9999999999999)
	options(digits = 10)
	Sys.setlocale("LC_TIME", "english")
	font = "Palatino Linotype"
	# Library Load
	library(extrafont)
	library(tidyverse)
	library(lubridate)
	library(spData)
	library(RWalc)
	library(noncompliance)
	library(metR)
	# Set Variable
	nRefLat = seq(-90, 90, 0.5)
	nRefLon = seq(0, 360, 0.5)
	# Set Data Frame
	dfData = noncompliance::expand.grid.DT(
	nRefLat
	, nRefLon
	, col.names = c("nLat", "nLon")
	)
	dplyr::tbl_df(dfData)
	#===============================================
	# gshhsMask
	#===============================================
	mask = RWalc::gshhsMask(res = c("0.1", "0.05"), land = TRUE, latmin = -90, latmax = 90)
	dfGshhsMaskData = dfData %>%
	dplyr::mutate(
	isLand = mask(0, nLon, nLat)
	)
	dplyr::tbl_df(dfGshhsMaskData)
	ggplot(data = dfGshhsMaskData, aes(x = nLon, y = nLat, fill = isLand)) +
	theme_bw() +
	geom_tile() +
	labs(
	title = "Gshhs Mask : Land (TRUE) and Sea (FALSE)"
	, x = ""
	, y = ""
	) +
	metR:::theme_field() +
	theme(text = element_text(family = font)) +
	ggsave(filename = paste0("FIG2/Gshhs_Mask.png"), width = 10, height = 6, dpi = 600)
	#===============================================
	# MaskLand
	#===============================================
	dfMaskLandData = dfData %>%
	dplyr::mutate(
	isLand = metR::MaskLand(nLon, nLat, mask = "world")
	)
	dplyr::tbl_df(dfMaskLandData)
	ggplot(data = dfMaskLandData, aes(x = nLon, y = nLat, fill = isLand)) +
	theme_bw() +
	geom_tile() +
	labs(
	title = "Mask Land : Land (TRUE) and Sea (FALSE)"
	, x = ""
	, y = ""
	) +
	metR:::theme_field() +
	theme(text = element_text(family = font)) +
	ggsave(filename = paste0("FIG2/Land_Mask.png"), width = 10, height = 6, dpi = 600)
	#===============================================
	# geom_sf
	#===============================================
	# Set Map Data
	mapData = spData::world
	ggplot() +
	theme_bw() +
	geom_sf(data = mapData, fill = "grey80", color = "black") +
	labs(
	title = "Land Mask"
	, x = ""
	, y = ""
	) +
	metR:::theme_field() +
	theme(text = element_text(family = font)) +
	ggsave(filename = paste0("FIG2/Sf_Land_Mask.png"), width = 10, height = 6, dpi = 600)

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 참고 문헌

[논문]

• 없음

[보고서]

• 없음

[URL]

• 없음

 

 문의사항

[기상학/프로그래밍 언어]

• sangho.lee.1990@gmail.com

[해양학/천문학/빅데이터]

• saimang0804@gmail.com