python - 使用 shapefile 或 geopandas 绘制蒙面南极洲

Question

我正在尝试绘制南极洲周围的数据，同时掩盖该大陆。当我使用 basemap 并且它可以选择使用 map.fillContinues() 轻松掩盖大陆时，basemap 考虑的大陆包括冰架，我不想掩盖它。

我尝试使用在互联网上找到的代码中的geopandas。这是可行的，除了海岸线在我认为是南极洲多边形的开始/结束处产生了一条不需要的线:

import numpy as np
from mpl_toolkits.basemap import Basemap
import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.collections import PatchCollection
import geopandas as gpd
import shapely
from descartes import PolygonPatch

lats = np.arange(-90,-59,1)
lons = np.arange(0,361,1)
X, Y = np.meshgrid(lons, lats)
data = np.random.rand(len(lats),len(lons))

world = gpd.read_file(gpd.datasets.get_path('naturalearth_lowres'))

fig=plt.figure(dpi=150)
ax = fig.add_subplot(111)

m = Basemap(projection='spstere',boundinglat=-60,lon_0=180,resolution='i',round=True)  
xi, yi = m(X,Y)

cf = m.contourf(xi,yi,data)

patches = []
selection = world[world.name == 'Antarctica']
for poly in selection.geometry:
    if poly.geom_type == 'Polygon':
        mpoly = shapely.ops.transform(m, poly)
        patches.append(PolygonPatch(mpoly))
    elif poly.geom_type == 'MultiPolygon':
        for subpoly in poly:
            mpoly = shapely.ops.transform(m, poly)
            patches.append(PolygonPatch(mpoly))
    else:
        print(poly, 'blah')
ax.add_collection(PatchCollection(patches, match_original=True,color='w',edgecolor='k'))

当我尝试使用其他 shapefile 时，例如可以从 Natural Earth Data 免费下载的 land 形状文件，也会出现同样的行。 。所以我在 QGIS 中编辑了这个 shapefile 以删除南极洲的边界。现在的问题是我不知道如何屏蔽 shapefile 内的所有内容(并且也找不到如何做到这一点)。我还尝试通过设置 linewidth=0 并将之前的代码与 geopandas 结合起来，并在顶部添加我创建的 shapefile。问题是它们并不完全相同:

关于如何使用 shapefile 或使用 geopandas 但不使用线条进行 mask 有什么建议吗？

编辑:使用 Thomas Khün 之前的 answer使用我编辑的形状文件会生成一个屏蔽良好的南极洲/大陆，但海岸线超出了 map 的圆形边缘:

我上传了here我使用的编辑后的形状文件，但它是 Natural Earth Data 50m land shapefile没有线。

Answer 1

这里是如何实现您想要的目标的示例。我基本上是跟着Basemap example如何处理 shapefiles 并添加了一些 shapely magic将轮廓限制在 map 边界内。请注意，我首先尝试从 ax.patches 中提取 map 轮廓，但不知何故不起作用，因此我定义了一个半径为boundinglat 的圆并进行了转换它使用 basemap 坐标转换功能。

import numpy as np

import matplotlib.pyplot as plt
from mpl_toolkits.basemap import Basemap
from matplotlib.collections import PatchCollection
from matplotlib.patches import Polygon

import shapely
from shapely.geometry import Polygon as sPolygon

boundinglat = -40 
lats = np.arange(-90,boundinglat+1,1)
lons = np.arange(0,361,1)
X, Y = np.meshgrid(lons, lats)
data = np.random.rand(len(lats),len(lons))

fig, ax = plt.subplots(nrows=1, ncols=1, dpi=150)

m = Basemap(
    ax = ax,
    projection='spstere',boundinglat=boundinglat,lon_0=180,
    resolution='i',round=True
)  
xi, yi = m(X,Y)

cf = m.contourf(xi,yi,data)

#adjust the path to the shapefile here:
result = m.readshapefile(
    'shapefiles/AntarcticaWGS84_contorno', 'antarctica',
    zorder = 10, color = 'k', drawbounds = False)

#defining the outline of the map as shapely Polygon:
rim = [np.linspace(0,360,100),np.ones(100)*boundinglat,]
outline = sPolygon(np.asarray(m(rim[0],rim[1])).T)

#following Basemap tutorial for shapefiles
patches = []
for info, shape in zip(m.antarctica_info, m.antarctica):
    #instead of a matplotlib Polygon, create first a shapely Polygon
    poly = sPolygon(shape)
    #check if the Polygon, or parts of it are inside the map:
    if poly.intersects(outline):
        #if yes, cut and insert
        intersect = poly.intersection(outline)        
        verts = np.array(intersect.exterior.coords.xy)
        patches.append(Polygon(verts.T, True))

ax.add_collection(PatchCollection(
    patches, facecolor= 'w', edgecolor='k', linewidths=1., zorder=2
))

plt.show()

结果如下所示:

希望这有帮助。