Примерно такую схему использую для генерации и кеширования превьюх. Нету
ли ещё способа, делать это в один запрос на nginx ?
Сейчас - нет.
К стати, писалось недавно, про image_merge для image_filter, думаю в
быту будет очень полезно. Не только для wotermark, но и скажем для
наложения прозрачных png на фон (под дизайн сайта), для уменьшения
размера в пользу jpg перед png.