利用Matlab繪制地圖的超詳細教程

更新時間：2022年02月25日 09:52:28 作者：slandarer

worldmap和usamap是axesm的子類，worldmap是用于生成世界地圖坐標區(qū)域，usamap用于生成美國地圖坐標區(qū)域。本文將詳細為大家介紹如何利用這兩個函數(shù)繪制地圖，需要的可以參考一下

worldmap和usamap是axesm的子類，worldmap是用于生成世界地圖坐標區(qū)域，usamap用于生成美國地圖坐標區(qū)域，本文先在worldmap函數(shù)基礎(chǔ)上講解如何導(dǎo)入各種數(shù)據(jù)繪制各種類型圖片，略提一下如何使用usamap，再講解axesm的各種屬性以滿足更多元化的地圖繪制需求，并在最后總結(jié)地圖繪制其他可用函數(shù)。

Mapping Toolbox工具箱安裝

請通過如下步驟安裝工具箱：

1.點擊附加功能：

在這里插入圖片描述

2.搜索Mapping Toolbox，并點擊進入介紹界面：

在這里插入圖片描述

3.點安裝一路點確定：

在這里插入圖片描述

worldmap及usamap

首先是最簡單的海岸線世界地圖：

% 創(chuàng)建世界地圖坐標區(qū)域
worldmap('World')

% 導(dǎo)入海岸線數(shù)據(jù)
load coastlines

% 繪制海岸線
plotm(coastlat,coastlon)

在這里插入圖片描述

附帶陸地區(qū)域、湖泊、河流、城市的世界地圖：

% 創(chuàng)建世界地圖坐標區(qū)域
ax=worldmap('World');
setm(ax,'Origin',[0 180 0])

% 繪制陸地
land=shaperead('landareas.shp','UseGeoCoords',true);
geoshow(ax,land,'FaceColor',[0.5 0.7 0.5])
% 繪制湖泊
lakes=shaperead('worldlakes.shp','UseGeoCoords',true);
geoshow(lakes,'FaceColor','blue')
% 繪制河流
rivers=shaperead('worldrivers.shp','UseGeoCoords',true);
geoshow(rivers, 'Color', 'blue')
% 繪制城市
cities=shaperead('worldcities.shp','UseGeoCoords',true);
geoshow(cities,'Marker','.','Color','red')

在這里插入圖片描述

可以看到繪制的主要流程就是：

創(chuàng)建地圖坐標區(qū)域(通過axesm、worldmap、usamap)
導(dǎo)入數(shù)據(jù)(通過load或者shaperead)通過geoshow、plotm、scatterm
繪制圖像(大部分普通坐標區(qū)域axes中出現(xiàn)的函數(shù)加個m就變成了用于地圖坐標區(qū)域的函數(shù))

worldmap創(chuàng)建地圖坐標區(qū)域部分：

大家肯定想知道worldmap()里面支持哪些參數(shù)，這個連官網(wǎng)都沒有寫，事實上只要無參數(shù)運行一下函數(shù)worldmap()就會蹦出來一個地區(qū)選擇框，大家可以試一下?。?/p>

在這里插入圖片描述

同時worldmap函數(shù)支持直接輸入經(jīng)緯度范圍，例如：

latlim=[-50 50];
lonlim=[160 -30];
worldmap(latlim,lonlim)

在這里插入圖片描述

數(shù)據(jù)導(dǎo)入部分：

其中可以通過load導(dǎo)入的MATLAB自帶數(shù)據(jù)有：

coastlines - 世界海岸線經(jīng)緯度矢量
conus - 用于連接的美國(conus)、五大湖、州際邊界的經(jīng)緯度陣列
geoid60c - 全球大地水準面高度網(wǎng)格（以米為單位）/度
greatlakes - 顯示結(jié)構(gòu)陣列中的北美五大湖
korea5c - 朝鮮半島的地形和水深測量
koreaEQdata - 地震位置和震級
layermtx - 用于教學(xué)的地理定位地形網(wǎng)格
mapmtx - 用于教學(xué)的地理定位地形網(wǎng)格
moonalb20c - 克萊門汀全球月球反照率圖
moontopo60c - 月球的克萊門汀激光雷達地形
oceanlo - 顯示結(jié)構(gòu)數(shù)組中的海洋遮罩多邊形
russia - 網(wǎng)格化土地、水域、邊界、外部區(qū)域
seatempm -全球多通道海面溫度網(wǎng)格
stars - 4500+顆恒星的天體坐標和星等
usamtx - 美國各州的數(shù)據(jù)網(wǎng)格，每度五個單元格
usgslulegend - USGS 土地利用類別列表

其中可以通過shaperead導(dǎo)入的MATLAB自帶數(shù)據(jù)有：

landareas.shp - 全球陸地區(qū)域多邊形
tsunamis.shp - 全球1950-2006 年中到大型海嘯的百分比
usastatehi.shp - 高分辨率多邊形美國各州形狀
usastatelo.shp - 低多邊形美國各州形狀
worldcities.shp - 全球318個城市或人口稠密位置坐標
worldlakes.shp - 世界上 37 個最大的多邊形湖泊和內(nèi)陸海域
worldrivers.shp - 世界主要河流的線條形狀
boston_placenames.shp - 美國馬薩諸塞州波士頓地名
boston_roads.shp - 美國馬薩諸塞州波士頓道路
concord_hydro_area.shp - 美國馬薩諸塞州康科德水域
concord_hydro_line.shp - 美國馬薩諸塞州康科德水路
concord_roads.shp - 美國馬薩諸塞州康科德道路

這些信息來自：\mcr\toolbox\map\mapdata\Contents.m

局部區(qū)域陸地繪制

首先繪制個南極洲，南極洲的陸地信息可以從landareas.shp中提取：

% 創(chuàng)建世界地圖坐標區(qū)域并將區(qū)域設(shè)置為南極洲
worldmap('antarctica')

% 從陸地區(qū)域數(shù)據(jù)文件中獲取南極洲大陸數(shù)據(jù)并繪圖
antarctica = shaperead('landareas.shp', 'UseGeoCoords', true,...
  'Selector',{@(name) strcmp(name,'Antarctica'), 'Name'});
patchm(antarctica.Lat, antarctica.Lon, [0.5 1 0.5])

在這里插入圖片描述

除此之外其他面積較大，可以通過如上方式獲取的區(qū)域還有：

‘Antarctica’‘Africa and Eurasia’‘North and South America’‘Greenland’‘Australia’‘Baffin Island’‘Ellesmere Island’‘New Guinea’‘Great Britain’‘Borneo’‘Honshu’‘Victoria Island’‘Celebes’‘New Zealand North Island’‘Sumatra’‘Madagascar’‘Iceland’‘New Zealand South Island’‘Newfoundland’‘Luzon’‘Devon Island’‘Ireland’‘Cuba’‘Java’‘Mindanao’

例如我繪制中國附近的亞歐非大陸陸地：

% 創(chuàng)建世界地圖坐標區(qū)域并將區(qū)域設(shè)置為中國
worldmap('China')

% 從陸地區(qū)域數(shù)據(jù)文件中獲取亞歐非大陸數(shù)據(jù)并繪圖
antarctica = shaperead('landareas.shp', 'UseGeoCoords', true,...
  'Selector',{@(name) strcmp(name,'Africa and Eurasia'), 'Name'});
patchm(antarctica.Lat, antarctica.Lon, [0.5 0.7 0.5])

% 加個海岸線美化一下
load coastlines
plotm(coastlat,coastlon)

在這里插入圖片描述

映射貼圖

南美洲和中太平洋的大地水準面高度：

要繪制高度映射圖只需要將geoshow的’DisplayType’屬性設(shè)置為’surface’。

注意，官網(wǎng)的寫法，[geoid60c,geoid60cR] = egm96geoid 2020a已經(jīng)被移除，如果是之后的版本，請不要按照官網(wǎng)而是按照如下寫法進行書寫。

% 大地水準面高度數(shù)據(jù)及海岸線數(shù)據(jù)導(dǎo)入
load geoid60c.mat
load coastlines

% 創(chuàng)建某經(jīng)緯度范圍世界地圖坐標區(qū)域
latlim=[-50 50];
lonlim=[160 -30];
worldmap(latlim,lonlim)

% 繪制圖像
geoshow(geoid60c,geoid60cR,'DisplayType','surface')
geoshow(coastlat,coastlon,'Color','k')

在這里插入圖片描述

要是覺得不好看，可以增添陸地區(qū)域和更改顏色，例如像下面這么做：

% 大地水準面高度數(shù)導(dǎo)入
load geoid60c.mat

% 創(chuàng)建某經(jīng)緯度范圍世界地圖坐標區(qū)域
latlim=[-50 50];
lonlim=[160 -30];
ax=worldmap(latlim,lonlim);

% 設(shè)置顏色
C=[222,238,209;126,190,174;144,213,220;
    33,118,155;30,69,128;20,49,127]./255;

geoshow(ax,geoid60c,geoid60cR,'DisplayType','surface')
colormap(C) % 應(yīng)用顏色

land=shaperead('landareas.shp','UseGeoCoords',true);
geoshow(ax,land,'FaceColor',[0.5 0.7 0.5])

在這里插入圖片描述

我們發(fā)現(xiàn)有些大地水準面高度比0要高，就會畫到板塊上面，同時顏色插值不夠密集，簡單處理一下：

% 大地水準面高度數(shù)導(dǎo)入
load geoid60c.mat

% 創(chuàng)建某經(jīng)緯度范圍世界地圖坐標區(qū)域
latlim=[-50 50];
lonlim=[160 -30];
ax=worldmap(latlim,lonlim);

% 設(shè)置顏色并插值細化
C=[222,238,209;126,190,174;144,213,220;
    33,118,155;30,69,128;20,49,127]./255;
C1(:,1)=interp1(0:5,C(:,1),0:.5:5,'linear')';
C1(:,2)=interp1(0:5,C(:,2),0:.5:5,'linear')';
C1(:,3)=interp1(0:5,C(:,3),0:.5:5,'linear')';

% 下面減了個100為了讓最大值也小于0
geoshow(ax,geoid60c-100,geoid60cR,'DisplayType','surface')
colormap(C1) % 應(yīng)用顏色

land=shaperead('landareas.shp','UseGeoCoords',true);
geoshow(ax,land,'FaceColor',[0.5 0.7 0.5])

在這里插入圖片描述

紋理貼圖

朝鮮半島為例:

要繪制顏色映射圖只需要將geoshow的’DisplayType’屬性設(shè)置為’texturemap’。

% 導(dǎo)入數(shù)據(jù)并繪制貼圖版地圖
load korea5c
worldmap(korea5c,korea5cR);
geoshow(korea5c,korea5cR,'DisplayType','texturemap')

% 修改顏色
demcmap(korea5c)

在這里插入圖片描述

這個demcmap是一個可以描述為一個需要同時設(shè)置海洋色帶和陸地色帶的colormap，下面是MATHWORKS自帶的例子：

load korea5c
worldmap(korea5c,korea5cR);
geoshow(korea5c,korea5cR,'DisplayType','texturemap')


cmapsea=[.8  0 .8;  0 0 .8];
cmapland=[.7  0  0; .8 .8 0; 1  1 .8];
demcmap(korea5c,32,cmapsea,cmapland)

在這里插入圖片描述

顏色可能不是太好看哈，下面給個我自己弄的配色：

load korea5c
worldmap(korea5c,korea5cR);
geoshow(korea5c,korea5cR,'DisplayType','texturemap')


cmapsea=[20,49,127;30,69,128;33,118,155;144,213,220]./255;
cmapland=[10,133,102;197,226,102]./255;
demcmap(korea5c,32,cmapsea,cmapland)

在這里插入圖片描述

線路圖繪制

以美國馬薩諸塞州康科德道路道路為例

roads=shaperead('concord_roads.shp');
lineStyle = makesymbolspec('Line',...
 {'CLASS',[1 3], 'LineStyle',':'},...
 {'CLASS',[4 6],'LineStyle','-.'});
mapshow(roads,'SymbolSpec',lineStyle);

在這里插入圖片描述

各種路徑一共有六類，不但可以為不同設(shè)置線性，還可以設(shè)置顏色，粗細等各種信息：

roads=shaperead('concord_roads.shp');
lineStyle=makesymbolspec("Line", ...
    {'CLASS',2,'Color','#A2142F'}, ...
    {'CLASS',3,'Color','#77AC30'}, ...
    {'CLASS',6,'Color','#0072BD'}, ...
    {'Default','Color','k'});
mapshow(roads,'SymbolSpec',lineStyle);

在這里插入圖片描述

roads=shaperead('concord_roads.shp');
lineStyle=makesymbolspec("Line", ...
    {'CLASS',[1 3],'LineStyle',':','LineWidth',2}, ...
    {'CLASS',[4 6],'LineStyle','-.','LineWidth',0.25});
mapshow(roads,'SymbolSpec',lineStyle);

在這里插入圖片描述

usamap

usamap("conus");

states=shaperead("usastatelo.shp",'UseGeoCoords',true);
% 倆州離太遠畫不開，不要
for i=length(states):-1:1
    if states(i).Name=="Alaska"||states(i).Name=="Hawaii"
        states(i)=[];
    end
end

faceColors=makesymbolspec('Polygon',{'INDEX',[1 numel(states)],'FaceColor',...
  polcmap(numel(states))});
geoshow(states, 'DisplayType','polygon','SymbolSpec', faceColors)

在這里插入圖片描述

再換個顏色叭

usamap("conus");

states=shaperead("usastatelo.shp",'UseGeoCoords',true);
% 倆州離太遠畫不開，不要
for i=length(states):-1:1
    if states(i).Name=="Alaska"||states(i).Name=="Hawaii"
        states(i)=[];
    end
end

% 插值定義顏色
C=[222,238,209;126,190,174;144,213,220;
    33,118,155;30,69,128;20,49,127]./255;
C1(:,1)=interp1(0:5,C(:,1),linspace(0,5,numel(states)),'linear')';
C1(:,2)=interp1(0:5,C(:,2),linspace(0,5,numel(states)),'linear')';
C1(:,3)=interp1(0:5,C(:,3),linspace(0,5,numel(states)),'linear')';

faceColors=makesymbolspec('Polygon',{'INDEX',[1 numel(states)],'FaceColor',C1});
geoshow(states, 'DisplayType','polygon','SymbolSpec', faceColors)

在這里插入圖片描述

axesm

創(chuàng)建一個robinson樣式，帶框的地圖坐標區(qū)域：

axesm('MapProjection','robinson','Frame','on')

在這里插入圖片描述

創(chuàng)建好的axesm可以通過setm修改樣式：

axesm('MapProjection','robinson','Frame','on')
setm(gca,'FLineWidth',3,'Grid','on')

在這里插入圖片描述

展示一下所有類型的地圖：

mapType={'balthsrt', 'behrmann', 'bsam', 'braun', 'cassinistd', 'cassini', 'ccylin', 'eqacylin', 'eqdcylin', 'giso', 'gortho', 'gstereo', 'lambcyln',...
'mercator', 'miller', 'pcarree', 'tranmerc', 'trystan', 'utm', 'wetch', 'apianus', 'collig', 'craster', 'eckert1', 'eckert2', 'eckert3', 'eckert4',...
'eckert5', 'eckert6', 'flatplrp', 'flatplrq', 'flatplrs', 'fournier', 'goode', 'hatano', 'kavrsky5', 'kavrsky6', 'loximuth', 'modsine', 'mollweid',...
'putnins5', 'quartic', 'robinson', 'sinusoid', 'wagner4', 'winkel', 'eqaconicstd', 'eqaconic', 'eqdconicstd', 'eqdconic', 'lambertstd', 'lambert',...
'murdoch1', 'murdoch3', 'polyconstd', 'polycon', 'vgrint1', 'bonne', 'werner', 'breusing', 'eqaazim', 'eqdazim', 'globe', 'gnomonic', 'ortho',...
'stereo', 'ups', 'vperspec', 'wiechel', 'aitoff', 'bries', 'hammer'};

for i=1:72
    subplot(9,8,i)
    axesm('MapProjection',mapType{i},'Frame','on','FLineWidth',3,'Grid','on')
    tightmap
end

在這里插入圖片描述

展示一些網(wǎng)格設(shè)置：

% 某些視角下的地圖坐標區(qū)
axesm('MapProjection','ortho','Frame','on',...
    'grid','on','Origin',[40,40,14])

在這里插入圖片描述

MLineLimit是經(jīng)線的緯度范圍，MLineException是不受經(jīng)線長度范圍影響的經(jīng)線，通過設(shè)置這兩個參數(shù)可以不讓所有經(jīng)線都匯集到極地以顯的雜亂。

% 某些視角下的地圖坐標區(qū),經(jīng)線的緯度范圍[-75 75]
axesm('MapProjection','ortho','Frame','on',...
    'grid','on','Origin',[40,40,14],...
    'MLineLimit',[-75 75])

在這里插入圖片描述

% 某些視角下的地圖坐標區(qū),其他經(jīng)線的緯度范圍[-75 75],四條經(jīng)線繪制完全
axesm('MapProjection','ortho','Frame','on',...
    'grid','on','Origin',[40,40,14],...
    'MLineLimit',[-75 75],...
    'MLineException',[-90,0,90,180])

在這里插入圖片描述

與之相對應(yīng)的還有PLineLimit、PLineException

% 某些視角下的地圖坐標區(qū)
axesm('MapProjection','ortho','Frame','on',...
    'grid','on','Origin',[40,40,14],...
    'PLineLimit',[-75 75])

在這里插入圖片描述

更多詳細信息可以去這里查看：The Map Grid - MATLAB & Simulink - MathWorks 中國

來個用axesm繪圖的實例：

% 某些視角下的地圖坐標區(qū),其他經(jīng)線的緯度范圍[-75 75],四條經(jīng)線繪制完全
axesm('MapProjection','ortho','Frame','on',...
    'grid','on','Origin',[40,40,14],...
    'MLineLimit',[-75 75],...
    'MLineException',[-90,0,90,180])
% 導(dǎo)入海岸線數(shù)據(jù)
load coastlines

% 繪制海岸線
plotm(coastlat,coastlon)

在這里插入圖片描述

一些地圖繪制可用簡易函數(shù)

subplot

首先值得一提的是subplot函數(shù)依舊適用：

例如：

load korea5c

subplot(1,2,1)
worldmap('China')
antarctica = shaperead('landareas.shp', 'UseGeoCoords', true,...
  'Selector',{@(name) strcmp(name,'Africa and Eurasia'), 'Name'});
patchm(antarctica.Lat, antarctica.Lon, [0.5 0.7 0.5])

subplot(1,2,2)
worldmap('Europe')
antarctica = shaperead('landareas.shp', 'UseGeoCoords', true,...
  'Selector',{@(name) strcmp(name,'Africa and Eurasia'), 'Name'});
patchm(antarctica.Lat, antarctica.Lon, [0.5 0.7 0.5])

在這里插入圖片描述

tightmap

取消圖像的白邊，非常好用

subplot(1,2,1)
axesm('MapProjection','robinson','Frame','on','Grid','on')

subplot(1,2,2)
axesm('MapProjection','robinson','Frame','on','Grid','on')
tightmap

在這里插入圖片描述

邊框標簽網(wǎng)格快速開關(guān)函數(shù)

邊框，網(wǎng)格，經(jīng)線標簽，緯線標簽快速設(shè)置，類似hold on\grid on：

framem on
gridm on 
mlabel on 
plabel on
%
framem off
gridm off
mlabel offf
plabel off

colormap

還可以設(shè)置其他自帶顏色

% 大地水準面高度數(shù)據(jù)及海岸線數(shù)據(jù)導(dǎo)入
load geoid60c.mat
load coastlines

subplot(1,2,1)
% 創(chuàng)建某經(jīng)緯度范圍世界地圖坐標區(qū)域
latlim=[-50 50];
lonlim=[160 -30];
ax1=worldmap(latlim,lonlim);

% 繪制圖像
geoshow(geoid60c,geoid60cR,'DisplayType','surface')
colormap(ax1,summer)
geoshow(coastlat,coastlon,'Color','k')

subplot(1,2,2)
% 創(chuàng)建某經(jīng)緯度范圍世界地圖坐標區(qū)域
latlim=[-50 50];
lonlim=[160 -30];
ax2=worldmap(latlim,lonlim);

% 繪制圖像
geoshow(geoid60c,geoid60cR,'DisplayType','surface')
colormap(ax2,pink)
geoshow(coastlat,coastlon,'Color','k')

在這里插入圖片描述

colorbar

% 導(dǎo)入數(shù)據(jù)并繪制貼圖版地圖
load korea5c
worldmap(korea5c,korea5cR);
geoshow(korea5c,korea5cR,'DisplayType','texturemap')

% 修改顏色
demcmap(korea5c)

% 添加顏色欄
colorbar

在這里插入圖片描述