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。

% p4 E# s/ M2 _. G

. U! n3 [4 W4 I! D! r$ O8 v

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+ O; H% s ~0 k- W* ] D+ w

一、基础介绍

首先导入相关模块。

import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt import cartopy.crs as ccrs ( O7 I# u- s3 J/ q; V W7 y import cartopy.feature as cfeature from cartopy.mpl.ticker import LongitudeFormatter, LatitudeFormatter / U$ G) ^+ O5 @$ Y% 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)) 9 M2 s. _% A9 q 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)) #ax.add_feature(cfeature.RIVERS.with_scale(scale)) , V4 D7 t: G( J0 g" i# F #ax.add_feature(cfeature.LAND.with_scale(scale),lw=0.5) : v, F+ q. c; p" O1 N ax.add_feature(cfeature.COASTLINE.with_scale(scale),lw=2) ! ^; U6 h* {! `4 T ? 12345 5 k: M4 k1 B% ^

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:

+ l. s n% ^2 F2 G4 f# x f3 q

$ ]+ r5 j9 L$ w

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()) V2 d5 v) D2 O+ V- C 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 . A9 E2 y* |" y0 t4 p lon_formatter = LongitudeFormatter(zero_direction_label=False) 7 h( J2 X3 I9 T8 e lat_formatter = LatitudeFormatter() ( s# x3 P6 [6 e ax.xaxis.set_major_formatter(lon_formatter) ax.yaxis.set_major_formatter(lat_formatter) # E5 p a" N' z5 u 1234567

可以看到效果图如下:

; z6 D0 M. W! L V3 l

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) , x5 @5 ]; K; K+ e/ h/ ~ ax.spines[bottom].set_visible(True) ax.spines[left].set_visible(True) ax.spines[right].set_visible(True) & ~# f, \" V* n! X% M, \6 n ax.spines[top].set_visible(True) & x* O& H* H7 A) m& {$ s 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 + [3 F9 _: D Z9 u) ~' \) u 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 ) t$ {& M8 k. 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。

8 h5 A; j# @+ l8 B, V) p5 s" u; g

二、区域地图的绘制

+ ?2 W& D- S, G- J% M1 a

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()) 5 K; J O4 R9 X5 |+ R/ r( y& ^ 1 3 K4 p: W; K+ F ~4 \( }$ n

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:

) W6 u$ j1 I1 N* g9 K; T/ D0 e

总结

2 n% F, Y3 e0 p! `5 W

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 1 @& M* X; T0 k- n; L$ z x_start = box[1] - a*xstep # x) H1 k1 T g1 y a = (box[3]-box[2])//ystep Z9 X4 v3 j# u3 @ y_start = box[3] - a*ystep ax.set_extent(box,crs=ccrs.PlateCarree()) #ax.add_feature(cfeature.LAKES.with_scale(scale)) #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) 5 ?0 q6 w3 H N8 Y/ J ax.set_xticks(np.arange(x_start,box[1]+xstep,xstep), crs=ccrs.PlateCarree()) # p: ~$ g4 w( I ax.set_yticks(np.arange(y_start,box[3]+ystep,ystep), crs=ccrs.PlateCarree()) $ m; \5 [9 l( d4 [; {0 f( ?& P# T #zero_direction_label用来设置经度的0度加不加E和W 1 D; L& i: n) Q, i# ` lon_formatter = LongitudeFormatter(zero_direction_label=False) * n8 _9 p# j2 v3 X$ d: { lat_formatter = LatitudeFormatter() ax.xaxis.set_major_formatter(lon_formatter) ax.yaxis.set_major_formatter(lat_formatter) #添加网格线 ax.grid() 9 k4 Y F$ L, S ) G; f$ q# w7 i1 ~ ax.outline_patch.set_visible(False) ax.spines[bottom].set_visible(True) ax.spines[left].set_visible(True) ax.spines[right].set_visible(True) ax.spines[top].set_visible(True) ax.spines[bottom].set_linewidth(2.5);###设置底部坐标轴的粗细 & \8 o' d h* P4 D% p9 s ax.spines[left].set_linewidth(2.5);####设置左边坐标轴的粗细 , N8 B+ @7 X$ M/ p7 C O 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 ; K5 A) ?3 F9 x! ?, F % v* z, F& J- ~/ C3 U: @5 G4 f" @) u return ax

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