matplotlib - 使用 Cartopy 立体投影穿过杆的直线

Question

我正在使用 cartopy 制作带有立体投影的北极 map ，然后在顶部绘制一条线(以显示横截面的位置)。如果我使用下面的代码，那么这条线不会穿过极点，而是沿着一条纬度线。

import cartopy.crs as ccrs
import matplotlib.pyplot as plt

x=[180,0]
y=[50,50]
ax = plt.axes(projection=ccrs.NorthPolarStereo())
ax.set_extent([0, 360, 50, 90], crs=ccrs.PlateCarree())
ax.plot(x,y,transform=ccrs.PlateCarree())
plt.gca().stock_img()
plt.gca().coastlines()
plt.show()

为了解决这个问题，我必须将 x 和 y 更改为:

x=[180,180,0,0]
y=[50,90,90,50]

所以北极有两个数据点。有没有更好的解决方案？

编辑 :附上图片


谢谢，

蒂姆

Answer 1

@ajdawson 的回答是正确的。在这种情况下，使用测地变换可以解决问题。

要了解线条与预期不同的原因，我们需要了解 PlateCarree 变换代表什么。

首先，让我们观察 transform=<projection> 中绘制的所有线条使用 Cartopy 的表单应该通过相同的地理点，而不管绘制线的投影如何。

import cartopy.crs as ccrs
import matplotlib.pyplot as plt


def main():

    x=[180, 180, 0, 0]
    y=[50, 90, 90, 50]

    # plot2 - North Polar Stereographic
    ax = plt.subplot(211, projection=ccrs.NorthPolarStereo())
    ax.set_extent([0, 360, 50, 90], crs=ccrs.PlateCarree())

    ax.plot(x, y, transform=ccrs.PlateCarree(), color='red', lw=2)

    ax.stock_img()
    ax.coastlines()

    # plot2 - PlateCarree
    ax = plt.subplot(212, projection=ccrs.PlateCarree(central_longitude=45))
    ax.set_extent([0, 360, -45, 90], crs=ccrs.PlateCarree())

    ax.plot(x, y, transform=ccrs.PlateCarree(), color='red', lw=2)

    ax.stock_img()
    ax.coastlines()

    plt.show()


if __name__ == '__main__':
    main()

所以回到在 PlateCarree map 上绘制原始坐标(在 PlateCarree 坐标中):

import cartopy.crs as ccrs
import matplotlib.pyplot as plt

def main():

    x=[180, 0]
    y=[50, 50]

    ax = plt.axes(projection=ccrs.PlateCarree(central_longitude=45))
    ax.set_extent([0, 360, -45, 90], crs=ccrs.PlateCarree())

    ax.plot(x, y, transform=ccrs.PlateCarree(), color='red', lw=2)

    ax.stock_img()
    ax.coastlines()
    plt.tight_layout()
    plt.show()

if __name__ == '__main__':
    main()

您会发现该线与原始问题中的坏线穿过相同的地理点。

这应该让您满意 Cartopy 的行为是理性的，它不是错误，但它没有回答关于您将如何绘制您想要的线的问题。

@ajdawson 已经说过，在你的情况下，画线:

plt.plot([180, 0], [50, 50] , transform=ccrs.Geodetic())

将产生所需的输出。

这是因为大地坐标引用系在地球上绘制两点之间最短距离的线。但是，会有一个纬度，当越过北极时，它不会提供最短距离:

import cartopy.crs as ccrs
import matplotlib.pyplot as plt

def main():

    ax = plt.axes(projection=ccrs.PlateCarree(central_longitude=45))
    ax.set_global()

    ax.plot([180, 0], [20, 20], transform=ccrs.Geodetic(), color='red', lw=2, label='Latitude = 20')
    ax.plot([180, 0], [0, 0], transform=ccrs.Geodetic(), color='blue', lw=2, label='Latitude = 0')
    ax.plot([180, 0], [-20, -20], transform=ccrs.Geodetic(), color='yellow', lw=2, label='Latitude = -20')

    ax.outline_patch.set_zorder(2)
    plt.legend(loc=8, bbox_to_anchor=(0.65, -0.2), shadow=True, fancybox=True)

    ax.stock_img()
    ax.coastlines()
    plt.tight_layout()
    plt.show()

if __name__ == '__main__':
    main()

一般来说，如果你想画一条总是穿过北极的大地线，那么北极应该是这条线的坐标之一。

plt.plot([180, 0, 0], [-45, 90, -45] , transform=ccrs.Geodetic())

最后，只是为了把它混在一起，如果你只是想要一条穿过北极的北极立体投影中的垂直线，值得记住的是存在一个笛卡尔坐标系(其中值得记住的是数字不是纬度和经度)，所以简单地做:

ax = plt.axes(projection=ccrs.NorthPolarStereo())
plt.axvline()

也会做的伎俩! (但不如大地测量方法可转移)

哇，我的答案很长。我希望你还在我身边，这让整个 PlateCarree 事情变得更加清晰!