零基础小白python入门必看之Cartopy的基础使用

- U& V/ C0 |" e

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前言一、基础介绍二、区域地图的绘制总结

前言

: N3 g1 F/ w, x2 {

常用地图底图的绘制一般由Basemap或者cartopy模块完成，由于Basemap库是基于python2开发的一个模块，目前已经不开发维护。故简单介绍cartopy模块的一些基础操作。

, j4 R' I/ Z/ J, I+ `! G

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一、基础介绍

- y! d$ L F8 }# P& v) |

首先导入相关模块。

import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt import cartopy.crs as ccrs import cartopy.feature as cfeature * S5 c# V0 S! m from cartopy.mpl.ticker import LongitudeFormatter, LatitudeFormatter 7 s5 C; {/ F5 D, b! \6 G! T' j 12345

首先介绍参数projection，该命令可以配合ccrs设置投影类型，此处以方形投影命令为示例。其中central_longitude参数为投影中心位置。其中心设置与Basemap设置规则一样，详情可以看上一篇文章。

ax=plt.axes(projection=ccrs.PlateCarree(central_longitude=0)) . }! C/ r- h$ X4 z- u 1

在设置好绘制类型后，绘制地图各特征量。其代码如下:

#ax.add_feature(cfeature.LAKES.with_scale(scale)) * o; o1 @: l' T+ [ ax.add_feature(cfeature.OCEAN.with_scale(scale)) & s1 M9 V- T! ^ #ax.add_feature(cfeature.RIVERS.with_scale(scale)) 8 J. _3 ]& Y& [& b. L$ c #ax.add_feature(cfeature.LAND.with_scale(scale),lw=0.5) + V; f+ T/ ?3 F& \. a ax.add_feature(cfeature.COASTLINE.with_scale(scale),lw=2) + O6 C3 e# T+ Q3 v3 F 12345 9 z1 F& @3 P7 C; a9 w; C5 s

参数scale为地图分辨率，目前支持10m,50m,110m,参数lw为线条粗细。此处绘制海岸线和海洋，效果图如下:

/ A4 B0 S9 d5 M4 K% t! Q- z

7 @9 I8 w, D" a5 u; k' V) g5 F( q

在绘制结束后，作为地图。经纬度自然是必不可少的，在该模块中，引进同时设置坐标轴标签改变该标签刻度的表示，具体形式如下:

ax.set_xticks(np.arange(0,361,40), crs=ccrs.PlateCarree()) C" Z7 i5 `$ P! Z! ] ax.set_yticks(np.arange(-90,90+30,30), crs=ccrs.PlateCarree()) " w, _# y1 U* P# ?7 A #zero_direction_label用来设置经度的0度加不加E和W lon_formatter = LongitudeFormatter(zero_direction_label=False) lat_formatter = LatitudeFormatter() ax.xaxis.set_major_formatter(lon_formatter) ax.yaxis.set_major_formatter(lat_formatter) 1234567

可以看到效果图如下:

0 g/ W! x0 O2 I. K6 F2 K* X

0 _+ R- I6 ^) U( p) d1 c

当然如果想对坐标轴粗细变化可以引入一下命令。

ax.outline_patch.set_visible(False) ax.spines[bottom].set_visible(True) . ?; Z& g7 ~! I7 o/ _2 S, q ax.spines[left].set_visible(True) 9 R7 m2 L" N& p ax.spines[right].set_visible(True) ' ^7 h+ F& s# Y' o @; w' t ax.spines[top].set_visible(True) ax.spines[bottom].set_linewidth(2.5);###设置底部坐标轴的粗细 6 ?- T* K( n/ g8 g& O ax.spines[left].set_linewidth(2.5);####设置左边坐标轴的粗细 ax.spines[right].set_linewidth(2.5);###设置右边坐标轴的粗细 * K" _3 s1 U+ j# J1 D$ f. Y ax.spines[top].set_linewidth(2.5);####设置上部坐标轴的粗细 ( }0 M O8 b3 d. [3 B) F5 A 12345678910

应该在该模块下，控制坐标轴的命令已经和常规不一样。因此先关闭该控制，然后开启常规坐标轴设置。

2 h6 O% c; ~4 Z. o: L

二、区域地图的绘制

当我们在某一小块区域研究时，需要绘制区域地图。此时我们可以引入命令：

ax.set_extent(box,crs=ccrs.PlateCarree()) . I1 `: D4 [1 M6 S* ~3 ?0 m 1

其中box为绘制区域，crs为投影类型。其他命令基本不变。设置box为[40,180,0,90],可得到效果图如下:

. {1 e$ W4 i7 p! x, S5 Q. p- Z

; m, Y. Y- H1 T9 A3 M- I- x- A

总结

- S4 l7 W; |: _0 d# _- J: V

为方便各位读者，我书写了绘制地图的函数，大家在使用时可直接调用。此处示例为方形投影，若希望绘制其他投影。只需要修改函数部分参数即可。代码如下:

def map_make(scale,box,xstep,ystep): : Z6 U ~; E4 v& B% j" @ ax=plt.axes(projection=ccrs.PlateCarree(central_longitude=180)) a = (box[1]-box[0])//xstep x_start = box[1] - a*xstep ; m5 `/ B2 c3 Z& g, K a = (box[3]-box[2])//ystep 0 K6 V: L, O0 ^ G8 ~ y_start = box[3] - a*ystep ax.set_extent(box,crs=ccrs.PlateCarree()) #ax.add_feature(cfeature.LAKES.with_scale(scale)) $ B5 D" A! Z. U- A2 ~- f #ax.add_feature(cfeature.OCEAN.with_scale(scale)) + K3 x% F/ f. v3 I- |0 f" X #ax.add_feature(cfeature.RIVERS.with_scale(scale)) #ax.add_feature(cfeature.LAND.with_scale(scale),lw=0.5) ax.add_feature(cfeature.COASTLINE.with_scale(scale),lw=2) ! ~1 [" ~3 ^0 i& J ax.set_xticks(np.arange(x_start,box[1]+xstep,xstep), crs=ccrs.PlateCarree()) 0 v! |6 o: D* s7 J! m8 @' z ax.set_yticks(np.arange(y_start,box[3]+ystep,ystep), crs=ccrs.PlateCarree()) 5 L4 {& Y( H8 d) V, E) z #zero_direction_label用来设置经度的0度加不加E和W v! P5 p( C$ c! \. P9 @* t. [ lon_formatter = LongitudeFormatter(zero_direction_label=False) 7 N2 {6 d1 `5 I$ p1 T K lat_formatter = LatitudeFormatter() ax.xaxis.set_major_formatter(lon_formatter) ax.yaxis.set_major_formatter(lat_formatter) : }; `* H/ A8 a# z" I! d #添加网格线 ax.grid() # E- |, d$ n- o a. R3 o1 {, _3 f 4 |- a L& D& M0 ~$ V8 ~ ax.outline_patch.set_visible(False) * P- a9 ~2 L. \( v: B1 d ax.spines[bottom].set_visible(True) ax.spines[left].set_visible(True) ax.spines[right].set_visible(True) ax.spines[top].set_visible(True) # l# E5 \; L( }& z0 p ax.spines[bottom].set_linewidth(2.5);###设置底部坐标轴的粗细 / H2 \3 r* v# k/ @' ^+ j/ y2 M ax.spines[left].set_linewidth(2.5);####设置左边坐标轴的粗细 ax.spines[right].set_linewidth(2.5);###设置右边坐标轴的粗细 ax.spines[top].set_linewidth(2.5);####设置上部坐标轴的粗细 . k0 W5 j( j! h( o3 d return ax

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