Cartopy 0.20 最新功能 —— Cartopy 装不上别慌，内附解决方案

Cartopy 0.20 最新功能

背景介绍

Cartopy 是英国气象局开发的地图绘图包，实现了 Basemap 的大部分功能，利用了强大的PROJ.4、NumPy和Shapely库，并在Matplotlib之上构建了一个编程接口，用于创建发布质量的地图，并进行地理空间数据处理与空间数据分析，对于地图学与地理信息系统、大气科学专业非常受用。

虽然，

• Cartopy的安装依赖较为复杂，推荐使用conda install cartopy进行安装，但很多同学可能因为安装就从入门到放弃了qaq。
• 低版本的Cartopy（0.18及以下）功能仍然比较有限，对于非等经纬度的投影不能进行标注等细节问题。

但是，

• ModelWhale提供了气象数据分析镜像，免去了环境配置和模块安装的困扰，提供了常用的Python模块，不定期进行维护和更新
• 最新基于Python3.9版本镜像中包含Cartopy 0.20模块，集成了很多新功能，并且更加稳定和友好
  

新功能介绍

网址：https://scitools.org.uk/cartopy/docs/latest/whatsnew/v0.20.html

新功能展示

1.支持六边形图（Hexbin）

fig = plt.figure(figsize=(10, 5))
ax = plt.axes(projection=ccrs.Robinson())
ax.coastlines()

x, y = np.meshgrid(np.arange(-179, 181), np.arange(-90, 91))
data = np.sqrt(x**2 + y**2)
ax.hexbin(x.flatten(), y.flatten(), C=data.flatten(),
          gridsize=20, transform=ccrs.PlateCarree())
plt.show()

2.引入了古德分瓣投影

fig = plt.figure(figsize=(10, 5))
proj = ccrs.InterruptedGoodeHomolosine(central_longitude=-160,emphasis='ocean')
ax = plt.axes(projection=proj)
ax.stock_img()
plt.show()

3.解决了不同投影下的经纬度标注问题

rotated_crs = ccrs.RotatedPole(pole_longitude=120.0, pole_latitude=70.0)
ax0 = plt.axes(projection=rotated_crs)
ax0.set_extent([-6, 1, 47.5, 51.5], crs=ccrs.PlateCarree())
ax0.add_feature(cfeature.LAND.with_scale('110m'))
ax0.gridlines(draw_labels=True, dms=True, x_inline=False, y_inline=False)

plt.figure(figsize=(6.9228, 3))
ax1 = plt.axes(projection=ccrs.InterruptedGoodeHomolosine())
ax1.coastlines(resolution='110m')
ax1.gridlines(draw_labels=True)

plt.figure(figsize=(7, 3))
ax2 = plt.axes(projection=ccrs.PlateCarree())
ax2.coastlines(resolution='110m')
gl = ax2.gridlines(draw_labels=True)
gl.top_labels = False
gl.right_labels = False
plt.show()

4.对图像进行投影

fig = plt.figure(figsize=(8, 12))
# !wget https://lance-modis.eosdis.nasa.gov/imagery/gallery/2012270-0926/Miriam.A2012270.2050.2km.jpg
fname = '/home/mw/project/Miriam.A2012270.2050.2km.jpg'
img_extent = (-120.67660000000001, -106.32104523100001, 13.2301484511245, 30.766899999999502)
img = plt.imread(fname)
ax = plt.axes(projection=ccrs.PlateCarree())
ax.set_xmargin(0.05)
ax.set_ymargin(0.10)
ax.imshow(img, origin='upper', extent=img_extent, transform=ccrs.PlateCarree())
ax.coastlines(resolution='50m', color='black', linewidth=1)
ax.gridlines(draw_labels=True, dms=True, x_inline=False, y_inline=False)
ax.plot(-117.1625, 32.715, 'bo', markersize=7, transform=ccrs.Geodetic())
ax.text(-117, 33, 'San Diego', transform=ccrs.Geodetic())
plt.show()

5.与xarray完美兼容

ds = xr.open_dataset('/home/mw/input/OISSTV27010/anom/sst.day.anom.2015.nc')
ds

ssta = ds.anom.sel(time='2015-07-01', method='nearest')
fig = plt.figure(figsize=(9,6))
ax = plt.axes(projection=ccrs.Robinson())
ax.coastlines()
gl = ax.gridlines(draw_labels=True, dms=True, x_inline=False, y_inline=False)
gl.top_labels = False
gl.right_labels = False
ssta.plot(ax=ax, transform=ccrs.PlateCarree(),
          vmin=-5, vmax=5, cmap=cmaps.cmp_b2r,
          cbar_kwargs={'shrink': 0.4})
plt.show()

6.绘制兰伯特投影的中国版图

标准地图服务：http://211.159.153.75/

标准地图依据中国和世界各国国界线画法标准编制而成，可用于新闻宣传用图、书刊报纸插图、广告展示背景图、工艺品设计底图等，也可作为编制公开版地图的参考底图。社会公众可以免费浏览、下载标准地图，直接使用标准地图时需要标注审图号。

# 设置投影
proj = ccrs.LambertConformal(central_longitude=110, central_latitude=90,standard_parallels=(25, 47))

# 创建图例
fig = plt.figure(figsize=(10, 8),frameon=True)
ax = fig.add_axes([0.08, 0.05, 0.8, 0.94], projection=proj)
ax.set_extent([80, 130, 15, 55],crs=ccrs.PlateCarree())
ax.tick_params(labelsize=15)

# 添加基础地理图层
ax.add_feature(cfeature.OCEAN.with_scale('50m'))
ax.add_feature(cfeature.LAND.with_scale('50m'))
ax.add_feature(cfeature.RIVERS.with_scale('50m'))
ax.add_feature(cfeature.LAKES.with_scale('50m'))

# 添加省边界和九段线
province = shpreader.Reader('/home/mw/input/china_shp3798/province.shp')
nineline = shpreader.Reader('/home/mw/input/china_shp3798/nine_line.shp')
ax.add_geometries(province.geometries(), crs=ccrs.PlateCarree(), edgecolor='k',facecolor='none')
ax.add_geometries(nineline.geometries(), crs=ccrs.PlateCarree(), color='#8B0000')


# 标注经纬度
gl = ax.gridlines(draw_labels=True, x_inline=False, y_inline=False, dms=True,
                  xlocs=np.arange(50,170,10), ylocs=np.arange(0,60,10), 
                  linestyle='--', lw=1, rotate_labels=False,
                  color='dimgrey', crs=ccrs.PlateCarree())
gl.top_labels = False
gl.right_labels = False

# 添加南海附图
sub_ax = fig.add_axes([0.75, 0.095, 0.15, 0.2],
                      projection=ccrs.LambertConformal(central_latitude=90,
                                                       central_longitude=110))
# 添加基础地理图层
sub_ax.add_feature(cfeature.OCEAN.with_scale('50m'))
sub_ax.add_feature(cfeature.LAND.with_scale('50m'))
sub_ax.add_feature(cfeature.RIVERS.with_scale('50m'))
sub_ax.add_feature(cfeature.LAKES.with_scale('50m'))

# 添加省边界和九段线
sub_ax.set_extent([106, 120, 2, 24],crs=ccrs.PlateCarree())
sub_ax.add_geometries(province.geometries(), crs=ccrs.PlateCarree(), edgecolor='k',facecolor='none')
sub_ax.add_geometries(nineline.geometries(), crs=ccrs.PlateCarree(), color='#8B0000')

plt.show()