零基础小白python入门必看之Cartopy的基础使用

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前言一、基础介绍二、区域地图的绘制总结

前言

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。

, I# V5 X; E9 V. \2 ^7 o

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! e, U* i- Q; g% \

一、基础介绍

5 {' k6 g, k E8 W% I' ]

首先导入相关模块。

import numpy as np 7 y9 ^! o1 K ~+ I import matplotlib.pyplot as plt import cartopy.crs as ccrs import cartopy.feature as cfeature from cartopy.mpl.ticker import LongitudeFormatter, LatitudeFormatter 12345 " g; j) `4 q5 P0 u7 [3 z+ N

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)) / g/ C' C1 j: F 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)) - m( z, n0 i% d ax.add_feature(cfeature.OCEAN.with_scale(scale)) #ax.add_feature(cfeature.RIVERS.with_scale(scale)) #ax.add_feature(cfeature.LAND.with_scale(scale),lw=0.5) + v/ Y8 q5 v# M2 |' l ax.add_feature(cfeature.COASTLINE.with_scale(scale),lw=2) ; V& ~, d# I% K9 @0 e 12345 ! k6 l: ?- f) }0 F3 `# ^

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:

2 d% r8 [7 f e; F& G0 [: J

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()) ax.set_yticks(np.arange(-90,90+30,30), crs=ccrs.PlateCarree()) #zero_direction_label用来设置经度的0度加不加E和W 9 i* S. d1 d4 F) d2 c lon_formatter = LongitudeFormatter(zero_direction_label=False) 0 \5 J. H! O1 r% ^% t* N- O8 O$ M* p& Y lat_formatter = LatitudeFormatter() ax.xaxis.set_major_formatter(lon_formatter) 2 h3 w$ U% k7 p* l ax.yaxis.set_major_formatter(lat_formatter) $ c& G" Q/ H3 g9 n% x) u9 j 1234567

可以看到效果图如下:

! o! y4 O& E% z6 D$ 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) 0 g8 {, G: w$ q9 S! G5 z ax.spines[left].set_visible(True) J& x1 ~1 ?( ^+ Y9 i ax.spines[right].set_visible(True) ^) F }! g' E$ G+ {4 s ax.spines[top].set_visible(True) $ X0 c, b6 X: m$ s' ~6 i1 Q ax.spines[bottom].set_linewidth(2.5);###设置底部坐标轴的粗细 9 v" p2 @" I7 C7 P5 J1 C 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 . d) T( H( r3 a: k7 e* Y ax.spines[top].set_linewidth(2.5);####设置上部坐标轴的粗细 % |9 R$ k! Q0 `3 s3 y( s9 D, f# p 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。

' y. O2 d- ?+ }7 T8 F

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()) 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:

* V* O6 W6 \7 Q% c" s* ]: B

: v9 ~- c' X% V% s4 M' y# |

总结

6 B$ n$ O. B% P. o" F$ U

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): ax=plt.axes(projection=ccrs.PlateCarree(central_longitude=180)) a = (box[1]-box[0])//xstep . M$ @) x% f$ i& u x_start = box[1] - a*xstep 7 ~' k$ c$ x# S a = (box[3]-box[2])//ystep y_start = box[3] - a*ystep ax.set_extent(box,crs=ccrs.PlateCarree()) #ax.add_feature(cfeature.LAKES.with_scale(scale)) 5 s" Z& m) j2 f1 ] #ax.add_feature(cfeature.OCEAN.with_scale(scale)) #ax.add_feature(cfeature.RIVERS.with_scale(scale)) : r. F k& A+ P. t #ax.add_feature(cfeature.LAND.with_scale(scale),lw=0.5) ax.add_feature(cfeature.COASTLINE.with_scale(scale),lw=2) ax.set_xticks(np.arange(x_start,box[1]+xstep,xstep), crs=ccrs.PlateCarree()) ax.set_yticks(np.arange(y_start,box[3]+ystep,ystep), crs=ccrs.PlateCarree()) #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) [0 w+ l( @; q y2 Y #添加网格线 % ]) P9 d" a' f8 n ax.grid() ax.outline_patch.set_visible(False) 0 p. C1 \ D0 z6 ~" m, a, w. V" v ax.spines[bottom].set_visible(True) 4 \2 b5 }9 z2 S, {, l ax.spines[left].set_visible(True) ax.spines[right].set_visible(True) ax.spines[top].set_visible(True) 2 K7 L) Z8 \; ~% G ax.spines[bottom].set_linewidth(2.5);###设置底部坐标轴的粗细 . A' R* c& j; V ax.spines[left].set_linewidth(2.5);####设置左边坐标轴的粗细 * _; F$ c# o/ J1 b$ H ax.spines[right].set_linewidth(2.5);###设置右边坐标轴的粗细 & `( k" g2 Y9 j u* i ax.spines[top].set_linewidth(2.5);####设置上部坐标轴的粗细 return ax

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