fastfocal: acelerando operações de raster com janela móvel através da Transformada Rápida de Fourier em R

Operações de janela móvel (focais) são centrais para estatísticas espaciais e processamento de imagens, mas se tornam computacionalmente proibitivas para grandes rasters ou amplos vizinhanças. fastfocal é um pacote R de código aberto que acelera cálculos focais aditivos (ou seja, soma e média) usando a Transformada Rápida de Fourier (FFT). O software preserva a precisão computacional enquanto reduz substancialmente o tempo de execução e o consumo de energia para grandes rasters e amplas vizinhanças. Como a convolução baseada em FFT é mais vantajosa para núcleos grandes, o fastfocal inclui um “interruptor inteligente” adaptativo que seleciona automaticamente entre computação direta no domínio espacial e convolução baseada em FFT, dependendo do tamanho do raster e do núcleo, garantindo desempenho comparável para vizinhanças pequenas e ganhos substanciais para maiores. Resultados de benchmark indicam que os ganhos de desempenho começam a surgir para raios de núcleo de aproximadamente 400–500 m (ou seja, 13 a 17 células em raio à resolução de 30 m), com ganhos cada vez maiores para vizinhanças mais amplas e rasters maiores. Para grandes rasters e núcleos amplos, fastfocal reduziu o tempo de computação em cerca de 75% e o consumo de energia em ∼75% em comparação com implementações de referência amplamente utilizadas. Ao permitir operações focais rápidas em grande escala em fluxos de trabalho padrão do R, fastfocal torna a análise espacial em múltiplas escalas mais prática e eficiente em termos de energia.