M_Map工具箱简介及地理图形绘制-白红宇

M_Map工具箱简介及地理图形绘制

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发布时间：2023-02-13

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M_Map工具箱简介及地理图形绘制

M_Map是一组为Matlab 编写的映射工具（也适用于Octave），它提供了丰富的功能来处理地理数据和绘制地理图形。以下是M_Map的主要功能及其应用场景。

1. M_Map简介

M_Map主要包含以下功能：

地球模型与投影：支持20种不同的投影方式，包括球形和椭圆体地球模型，能够进行逆向映射。

网格生成：用于制作纬度/经度或平面X/Y轴上的轴线，适合有限制的漂亮轴绘制。

海岸线数据库：提供1/4度分辨率的地理数据。

全球高程数据库：分辨率为1度。

高分辨率数据库连接：支持免费提供的高分辨率海岸线和测深数据。

其他功能：包括地形渲染、坐标标注、等值线绘制等。

1.1 投影设置

M_Map支持多种投影方式，用户可以根据需求选择合适的投影参数。以下是常用投影类型及其特点：

Azimuthal projections（方位投影）：
- Stereographic 立体影像：等角投影，但不是等面积的，适用于极地地区。
- Orthographic 正字投影：既不是等面积也不是等角投影，类似于地球的透视视图。
- Azimuthal Equal-area 方位等积：等面积但不是共形投影。
- Azimuthal Equidistant 方位等距：既不是等积也不是等角投影，距中心点距离和方向真实。
- Gnomonic：地图边缘扭曲较大，适合最大半径不超过20或30度的场景。
- Satellite：地球透视图，根据指定高度从卫星视角绘制。

Conic Projections（圆锥投影）：
- Albers Equal-Area Conic：等面积但不是共形投影。
- Lambert Conformal Conic：等角投影但不是等积投影。

Cylindrical and Pseudo-cylindrical Projections（圆柱和伪圆柱投影）：
- Mercator 墨卡托：基于赤道切线圆柱体的共形投影。
- Equidistant Cylindrical 等距圆柱：既不是等积也不是等角投影，经常用于快速绘制数据。

经度设置时，负号表示西经，正号表示东经。

1.2 网格与轴设置

通过m_grid函数，可以绘制地图网格，并设置轴标注。例如：

m_grid('box','fancy','tickdir','in');

1.3 绘制各种类型的图形

M_Map提供了丰富的绘图功能，包括：

线条绘制：m_plot 和 m_line 函数。

文本绘制：m_text 函数。

矢量箭头：m_quiver 函数。

色块绘制：m_patch 函数。

注释添加：m_annotation 函数。

等值线绘制：m_contour 和 m_contourf 函数。

影像显示：m_image 和 m_pcolor 函数。

地形渲染：m_shadedrelief 函数。

测深数据绘制：m_etopo2 和 m_elev 函数。

距离标尺：m_ruler 函数。

指北针：m_northarrow 函数。

2 地理图形绘制案例

以下是M_Map在实际应用中的示例：

2.1 M_Map Logo

图形描述：M_Map的标志图展示了地球的立体投影，背景为墨卡托投影的地理分布。

代码示例：

%% Example1：M_Map Logofigure(1);m_proj('ortho','lat',48,'long',-123);m_coast('patch','r');m_grid('line','-','xticklabels',[],'yticklabels',[]);patch(0.55*[-1 1 1 -1],0.25*[-1 -1 1 1]-0.55,'w');text(0,-0.55,'M_Map','fontsize',25,'color','b',...    'verticalalignment','middle','horizontalalignment','center');set(gca,'Layer','top','FontSize',14,'Fontname', 'Times New Roman');

2.2 Lambert Conformal Conic projection of North American Topography

图形描述：北美洲地形图使用Lambert Conformal Conic投影进行绘制。

代码示例：

%% Example2：Lambert Conformal Conic projection of North American Topographyfigure(2);m_proj('lambert','long',[-160 -40],'lat',[30 80]);m_coast('patch',[1 .85 .7]);m_elev('contourf',[500:500:6000]);m_grid('box','fancy','tickdir','in');colormap(flipud(copper));set(gca,'Layer','top','FontSize',14,'Fontname', 'Times New Roman');

2.3 Stereographic projection of North Polar regions

图形描述：北极地区使用Stereographic投影绘制地图。

代码示例：

%% Example3：Stereographic projection of North Polar regions% 注意 coast线绘制在网格之上，原因在于绘图顺序figure(3);m_proj('stereographic','lat',90,'long',30,'radius',25);m_elev('contour',[-3500:1000:-500],'edgecolor','b');m_grid('xtick',12,'tickdir','out','ytick',[70 80],'linest','-');m_coast('patch',[.7 .7 .7],'edgecolor','r');set(gca,'Layer','top','FontSize',14,'Fontname', 'Times New Roman');

2.4 Colourmaps

图形描述：展示不同颜色映射效果。

代码示例：

% 以下代码用于生成图形% 每个 subplot标题表示生成该颜色映射的 m_colmap 呼用figure;subplot(2,2,1);m_colmap('viridis');axis off;title('viridis');subplot(2,2,2);m_colmap('plasma');axis off;title('plasma');subplot(2,2,3);m_colmap('inferno');axis off;title('inferno');subplot(2,2,4);m_colmap('blues');axis off;title('blues');

3 绘制流域特征数据

图形描述：流域特征数据图展示了流域范围、降水分布等信息。

代码示例：

figure(1);m_proj('Equidistant Cylindrical','long',[101.5 104.5],'lat',[33.9 36.1]);m_northarrow(101.8 ,35.8 , .2, 'type',2);m_contourf( X , Y, DataPreYear  ,'linestyle','none');c = colorbar('eastoutside','ticklength',0);caxis([ Pmin, Pmax ]);c.Label.FontSize = 12;c.Label.FontName = 'Times New Roman';hold on;m_line( [ TaoheBasin(:).X ],[ TaoheBasin(:).Y ],'color','k');m_grid('ytick',[34:0.5:37],'xtick',[101:0.5:105],'tickdir','out','linest','none','fontname','Times','fontsize',12,'linewidth',1.5);set( get(c,'ylabel') ,'string','\fontname{Times New Roman}降水\fontname{Times New Roman}/mm','fontsize',12);xlabel('经度','color','k','fontsize',12,'FontWeight','bold');ylabel('纬度','color','k','fontsize',12,'FontWeight','bold');