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。

9 c" X/ k9 F5 n- {4 ]3 G: ^

- ]' a- ^: F( S( i4 I8 g7 C2 A

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7 N' T X6 i* M3 O) F$ a, K" n) J

一、基础介绍

5 E$ b2 Q/ t9 Y c% ^5 e7 I

首先导入相关模块。

import numpy as np ; ~8 n# X/ g% ~6 z3 a import matplotlib.pyplot as plt import cartopy.crs as ccrs import cartopy.feature as cfeature & c& G& I; D) Y$ o: v+ G from cartopy.mpl.ticker import LongitudeFormatter, LatitudeFormatter 4 e7 U: o8 a9 } v* @ 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)) 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)) 9 v7 l% D8 w& q& f" E 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) 2 ~7 p( {8 I' U9 n$ q% N: \, A! G ax.add_feature(cfeature.COASTLINE.with_scale(scale),lw=2) / c* Y( a/ G; \$ n' @( P( @ 12345 " G, |* \" I. Y4 t3 R9 V

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:

5 G) }& S5 v. ~" M3 X1 P. {2 _

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()) 4 V: t) |/ b R( \9 ?1 Z/ A ax.set_yticks(np.arange(-90,90+30,30), crs=ccrs.PlateCarree()) , Z% T6 j7 N3 W9 p6 Y i& j #zero_direction_label用来设置经度的0度加不加E和W + A, e# @, e. g3 | lon_formatter = LongitudeFormatter(zero_direction_label=False) lat_formatter = LatitudeFormatter() ax.xaxis.set_major_formatter(lon_formatter) 1 [3 S9 A- |$ n% e d* W2 Z7 e ax.yaxis.set_major_formatter(lat_formatter) " G7 \: f9 ^) A: S5 Z 1234567

可以看到效果图如下:

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) ax.spines[left].set_visible(True) " e, a5 M& Q+ n- `+ g- J ax.spines[right].set_visible(True) - K4 c8 Z6 V; N- K. |' u a2 X ax.spines[top].set_visible(True) ax.spines[bottom].set_linewidth(2.5);###设置底部坐标轴的粗细 * X. J- [) J- {) S8 d5 P& _" | ax.spines[left].set_linewidth(2.5);####设置左边坐标轴的粗细 ) \# }6 ? F4 V; Y 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 7 R7 A( s" A6 ]" P! N3 K: X4 e$ G 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。

% u9 `; S; f7 b8 J

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:

4 z. Y( z/ G# c6 [: x' e- @# U

4 [2 S4 n) p0 {! d6 c! Z0 T1 b

总结

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): + [5 c; @/ \1 d ax=plt.axes(projection=ccrs.PlateCarree(central_longitude=180)) 4 c, O. c- _' H9 R. Y" k a = (box[1]-box[0])//xstep x_start = box[1] - a*xstep % a0 y) S0 K. _ a = (box[3]-box[2])//ystep y_start = box[3] - a*ystep ax.set_extent(box,crs=ccrs.PlateCarree()) - M* ^# P8 f7 R$ a4 O #ax.add_feature(cfeature.LAKES.with_scale(scale)) . q4 ]: w S6 M) P6 m! x #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) ax.add_feature(cfeature.COASTLINE.with_scale(scale),lw=2) ax.set_xticks(np.arange(x_start,box[1]+xstep,xstep), crs=ccrs.PlateCarree()) 8 N8 j5 h3 ^4 [. K8 R ax.set_yticks(np.arange(y_start,box[3]+ystep,ystep), crs=ccrs.PlateCarree()) 6 B4 S& N7 H: x( }3 M #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() 8 [1 C7 y% d0 f9 [5 U0 ?* q ax.xaxis.set_major_formatter(lon_formatter) ax.yaxis.set_major_formatter(lat_formatter) #添加网格线 ax.grid() ax.outline_patch.set_visible(False) ax.spines[bottom].set_visible(True) ax.spines[left].set_visible(True) 7 i5 J1 B9 k5 w' Y$ B! P$ H g5 ~ ax.spines[right].set_visible(True) 7 y* l& r# W8 {8 T/ l' L6 F- o ax.spines[top].set_visible(True) ) ?, C& } x |: c, r9 \1 M ax.spines[bottom].set_linewidth(2.5);###设置底部坐标轴的粗细 ' v7 V, v! G6 s( G \ 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 return ax

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1 d- S. z6 l. m2 A) h 9 s* {/ Z. ]6 \ X8 J 7 X. G1 h$ G5 L+ d3 r$ P