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。

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% q7 Y8 a) S% ?

一、基础介绍

首先导入相关模块。

import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt : q" j5 f. w* K; ^ import cartopy.crs as ccrs import cartopy.feature as cfeature from cartopy.mpl.ticker import LongitudeFormatter, LatitudeFormatter ; J& @/ C" f4 m+ a( P# T 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)) ax.add_feature(cfeature.OCEAN.with_scale(scale)) " F+ H9 [" k! i( X- c& ^2 M# Q #ax.add_feature(cfeature.RIVERS.with_scale(scale)) # S, E4 v% W/ A. i$ \ #ax.add_feature(cfeature.LAND.with_scale(scale),lw=0.5) ax.add_feature(cfeature.COASTLINE.with_scale(scale),lw=2) / |5 ~- d. K/ w) k: |% ?" ^. O 12345 3 z1 q2 M3 J# s s6 _

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:

% ?: j$ f+ J# N3 G, R

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()) + n9 d! T% N8 u6 Z! ^1 U 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 lon_formatter = LongitudeFormatter(zero_direction_label=False) ' u8 a( @5 P8 i9 h6 o( Y lat_formatter = LatitudeFormatter() * ?* ] p% U( w* Y8 e ax.xaxis.set_major_formatter(lon_formatter) ax.yaxis.set_major_formatter(lat_formatter) 1234567

可以看到效果图如下:

! {5 Y% `2 g* ]) a4 h1 ]* R

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) 2 l+ n, L, e4 \% Y# v ax.spines[left].set_visible(True) ax.spines[right].set_visible(True) 5 H! o$ d1 m- V9 U2 ] ax.spines[top].set_visible(True) ax.spines[bottom].set_linewidth(2.5);###设置底部坐标轴的粗细 9 o8 Q/ A: N+ N3 }/ L$ N9 Y ax.spines[left].set_linewidth(2.5);####设置左边坐标轴的粗细 $ K7 k9 Z" k0 B# a2 o ax.spines[right].set_linewidth(2.5);###设置右边坐标轴的粗细 5 D" h7 w1 }/ J- l6 s ax.spines[top].set_linewidth(2.5);####设置上部坐标轴的粗细 2 G) `: R. ]- K- x7 x8 E 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。

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()) . V- O& N- R0 _' f* J1 A* P 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:

5 k# m# }: x: I6 [- y: D/ U5 F! h! u

总结

# |2 U F. g* w$ \2 Y( F9 P

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): 3 [3 R, ^: x' m5 R+ H* V ax=plt.axes(projection=ccrs.PlateCarree(central_longitude=180)) ) }7 d; L/ P" Q a = (box[1]-box[0])//xstep x_start = box[1] - a*xstep 3 O5 J# Y4 E* h" q6 ]. d- g a = (box[3]-box[2])//ystep * r; G, U* c4 b( R* G- X! Z y_start = box[3] - a*ystep ax.set_extent(box,crs=ccrs.PlateCarree()) #ax.add_feature(cfeature.LAKES.with_scale(scale)) 3 S) ~% u$ H6 s" `( G# k #ax.add_feature(cfeature.OCEAN.with_scale(scale)) #ax.add_feature(cfeature.RIVERS.with_scale(scale)) % x# T) O2 G& y: j #ax.add_feature(cfeature.LAND.with_scale(scale),lw=0.5) ax.add_feature(cfeature.COASTLINE.with_scale(scale),lw=2) ! Y; h6 [+ s8 t' O- W% m ax.set_xticks(np.arange(x_start,box[1]+xstep,xstep), crs=ccrs.PlateCarree()) * ~9 K" u, ~3 P7 p 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) / T3 V9 d/ r8 O* m, h; e2 u lat_formatter = LatitudeFormatter() # Y. Z1 g& U6 p, h+ Q+ c+ {9 W ax.xaxis.set_major_formatter(lon_formatter) " O* B8 C; V/ ]9 T6 U- ^9 f1 Z ax.yaxis.set_major_formatter(lat_formatter) 8 ? `* e* V* H6 A, ?: a #添加网格线 6 m; B0 I* W3 t3 f' ]; Y ax.grid() . A! |/ J% s: S k2 ~- _ # T# M e* d0 Q0 M ax.outline_patch.set_visible(False) / y1 r6 h4 r: b6 ], O ax.spines[bottom].set_visible(True) 1 G5 c) K ^+ p: y. d ax.spines[left].set_visible(True) ax.spines[right].set_visible(True) 0 H3 ^# B# s8 N; I" @' z ax.spines[top].set_visible(True) ax.spines[bottom].set_linewidth(2.5);###设置底部坐标轴的粗细 ax.spines[left].set_linewidth(2.5);####设置左边坐标轴的粗细 9 w, E9 C/ j2 B0 p( r ax.spines[right].set_linewidth(2.5);###设置右边坐标轴的粗细 N. U# u1 B% A1 w1 x [ ax.spines[top].set_linewidth(2.5);####设置上部坐标轴的粗细 1 d$ m& V3 m9 x" ~. q7 [7 f) m return ax

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