利用Matlab绘制地图的超详细教程

时间：2022-06-15 10:20:26|栏目：C代码|点击：次

worldmap和usamap是axesm的子类，worldmap是用于生成世界地图坐标区域，usamap用于生成美国地图坐标区域，本文先在worldmap函数基础上讲解如何导入各种数据绘制各种类型图片，略提一下如何使用usamap，再讲解axesm的各种属性以满足更多元化的地图绘制需求，并在最后总结地图绘制其他可用函数。

Mapping Toolbox工具箱安装

请通过如下步骤安装工具箱：

1.点击附加功能：

在这里插入图片描述

2.搜索Mapping Toolbox，并点击进入介绍界面：

在这里插入图片描述

3.点安装一路点确定：

在这里插入图片描述

worldmap及usamap

首先是最简单的海岸线世界地图：

% 创建世界地图坐标区域
worldmap('World')

% 导入海岸线数据
load coastlines

% 绘制海岸线
plotm(coastlat,coastlon)

在这里插入图片描述

附带陆地区域、湖泊、河流、城市的世界地图：

% 创建世界地图坐标区域
ax=worldmap('World');
setm(ax,'Origin',[0 180 0])

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

在这里插入图片描述

可以看到绘制的主要流程就是：

创建地图坐标区域(通过axesm、worldmap、usamap)
导入数据(通过load或者shaperead)通过geoshow、plotm、scatterm
绘制图像(大部分普通坐标区域axes中出现的函数加个m就变成了用于地图坐标区域的函数)

worldmap创建地图坐标区域部分：

大家肯定想知道worldmap()里面支持哪些参数，这个连官网都没有写，事实上只要无参数运行一下函数worldmap()就会蹦出来一个地区选择框，大家可以试一下啊：

在这里插入图片描述

同时worldmap函数支持直接输入经纬度范围，例如：

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

在这里插入图片描述

数据导入部分：

其中可以通过load导入的MATLAB自带数据有：

coastlines - 世界海岸线经纬度矢量
conus - 用于连接的美国(conus)、五大湖、州际边界的经纬度阵列
geoid60c - 全球大地水准面高度网格（以米为单位）/度
greatlakes - 显示结构阵列中的北美五大湖
korea5c - 朝鲜半岛的地形和水深测量
koreaEQdata - 地震位置和震级
layermtx - 用于教学的地理定位地形网格
mapmtx - 用于教学的地理定位地形网格
moonalb20c - 克莱门汀全球月球反照率图
moontopo60c - 月球的克莱门汀激光雷达地形
oceanlo - 显示结构数组中的海洋遮罩多边形
russia - 网格化土地、水域、边界、外部区域
seatempm -全球多通道海面温度网格
stars - 4500+颗恒星的天体坐标和星等
usamtx - 美国各州的数据网格，每度五个单元格
usgslulegend - USGS 土地利用类别列表

其中可以通过shaperead导入的MATLAB自带数据有：

landareas.shp - 全球陆地区域多边形
tsunamis.shp - 全球1950-2006 年中到大型海啸的百分比
usastatehi.shp - 高分辨率多边形美国各州形状
usastatelo.shp - 低多边形美国各州形状
worldcities.shp - 全球318个城市或人口稠密位置坐标
worldlakes.shp - 世界上 37 个最大的多边形湖泊和内陆海域
worldrivers.shp - 世界主要河流的线条形状
boston_placenames.shp - 美国马萨诸塞州波士顿地名
boston_roads.shp - 美国马萨诸塞州波士顿道路
concord_hydro_area.shp - 美国马萨诸塞州康科德水域
concord_hydro_line.shp - 美国马萨诸塞州康科德水路
concord_roads.shp - 美国马萨诸塞州康科德道路

这些信息来自：\mcr\toolbox\map\mapdata\Contents.m

局部区域陆地绘制

首先绘制个南极洲，南极洲的陆地信息可以从landareas.shp中提取：

% 创建世界地图坐标区域并将区域设置为南极洲
worldmap('antarctica')

% 从陆地区域数据文件中获取南极洲大陆数据并绘图
antarctica = shaperead('landareas.shp', 'UseGeoCoords', true,...
  'Selector',{@(name) strcmp(name,'Antarctica'), 'Name'});
patchm(antarctica.Lat, antarctica.Lon, [0.5 1 0.5])

在这里插入图片描述

除此之外其他面积较大，可以通过如上方式获取的区域还有：

‘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’

例如我绘制中国附近的亚欧非大陆陆地：

% 创建世界地图坐标区域并将区域设置为中国
worldmap('China')

% 从陆地区域数据文件中获取亚欧非大陆数据并绘图
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])

% 加个海岸线美化一下
load coastlines
plotm(coastlat,coastlon)

在这里插入图片描述

映射贴图

南美洲和中太平洋的大地水准面高度：

要绘制高度映射图只需要将geoshow的’DisplayType’属性设置为’surface’。

注意，官网的写法，[geoid60c,geoid60cR] = egm96geoid 2020a已经被移除，如果是之后的版本，请不要按照官网而是按照如下写法进行书写。

% 大地水准面高度数据及海岸线数据导入
load geoid60c.mat
load coastlines

% 创建某经纬度范围世界地图坐标区域
latlim=[-50 50];
lonlim=[160 -30];
worldmap(latlim,lonlim)

% 绘制图像
geoshow(geoid60c,geoid60cR,'DisplayType','surface')
geoshow(coastlat,coastlon,'Color','k')

在这里插入图片描述

要是觉得不好看，可以增添陆地区域和更改颜色，例如像下面这么做：

% 大地水准面高度数导入
load geoid60c.mat

% 创建某经纬度范围世界地图坐标区域
latlim=[-50 50];
lonlim=[160 -30];
ax=worldmap(latlim,lonlim);

% 设置颜色
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) % 应用颜色

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

在这里插入图片描述

我们发现有些大地水准面高度比0要高，就会画到板块上面，同时颜色插值不够密集，简单处理一下：

% 大地水准面高度数导入
load geoid60c.mat

% 创建某经纬度范围世界地图坐标区域
latlim=[-50 50];
lonlim=[160 -30];
ax=worldmap(latlim,lonlim);

% 设置颜色并插值细化
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')';

% 下面减了个100为了让最大值也小于0
geoshow(ax,geoid60c-100,geoid60cR,'DisplayType','surface')
colormap(C1) % 应用颜色

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

在这里插入图片描述

纹理贴图

朝鲜半岛为例:

要绘制颜色映射图只需要将geoshow的’DisplayType’属性设置为’texturemap’。

% 导入数据并绘制贴图版地图
load korea5c
worldmap(korea5c,korea5cR);
geoshow(korea5c,korea5cR,'DisplayType','texturemap')

% 修改颜色
demcmap(korea5c)

在这里插入图片描述

这个demcmap是一个可以描述为一个需要同时设置海洋色带和陆地色带的colormap，下面是MATHWORKS自带的例子：

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)

在这里插入图片描述

颜色可能不是太好看哈，下面给个我自己弄的配色：

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)

在这里插入图片描述

线路图绘制

以美国马萨诸塞州康科德道路道路为例

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

在这里插入图片描述

各种路径一共有六类，不但可以为不同设置线性，还可以设置颜色，粗细等各种信息：

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);

在这里插入图片描述

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);

在这里插入图片描述

usamap

usamap("conus");

states=shaperead("usastatelo.shp",'UseGeoCoords',true);
% 俩州离太远画不开，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)

在这里插入图片描述

再换个颜色叭

usamap("conus");

states=shaperead("usastatelo.shp",'UseGeoCoords',true);
% 俩州离太远画不开，不要
for i=length(states):-1:1
    if states(i).Name=="Alaska"||states(i).Name=="Hawaii"
        states(i)=[];
    end
end

% 插值定义颜色
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)

在这里插入图片描述

axesm

创建一个robinson样式，带框的地图坐标区域：

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

在这里插入图片描述

创建好的axesm可以通过setm修改样式：

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

在这里插入图片描述

展示一下所有类型的地图：

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

在这里插入图片描述

展示一些网格设置：

% 某些视角下的地图坐标区
axesm('MapProjection','ortho','Frame','on',...
    'grid','on','Origin',[40,40,14])

在这里插入图片描述

MLineLimit是经线的纬度范围，MLineException是不受经线长度范围影响的经线，通过设置这两个参数可以不让所有经线都汇集到极地以显的杂乱。

% 某些视角下的地图坐标区,经线的纬度范围[-75 75]
axesm('MapProjection','ortho','Frame','on',...
    'grid','on','Origin',[40,40,14],...
    'MLineLimit',[-75 75])

在这里插入图片描述

% 某些视角下的地图坐标区,其他经线的纬度范围[-75 75],四条经线绘制完全
axesm('MapProjection','ortho','Frame','on',...
    'grid','on','Origin',[40,40,14],...
    'MLineLimit',[-75 75],...
    'MLineException',[-90,0,90,180])

在这里插入图片描述

与之相对应的还有PLineLimit、PLineException

% 某些视角下的地图坐标区
axesm('MapProjection','ortho','Frame','on',...
    'grid','on','Origin',[40,40,14],...
    'PLineLimit',[-75 75])

在这里插入图片描述

更多详细信息可以去这里查看：The Map Grid - MATLAB & Simulink - MathWorks 中国

来个用axesm绘图的实例：

% 某些视角下的地图坐标区,其他经线的纬度范围[-75 75],四条经线绘制完全
axesm('MapProjection','ortho','Frame','on',...
    'grid','on','Origin',[40,40,14],...
    'MLineLimit',[-75 75],...
    'MLineException',[-90,0,90,180])
% 导入海岸线数据
load coastlines

% 绘制海岸线
plotm(coastlat,coastlon)

在这里插入图片描述

一些地图绘制可用简易函数

subplot

首先值得一提的是subplot函数依旧适用：

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])

在这里插入图片描述

tightmap

取消图像的白边，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

在这里插入图片描述

边框标签网格快速开关函数

边框，网格，经线标签，纬线标签快速设置，类似hold on\grid on：

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

colormap

还可以设置其他自带颜色

% 大地水准面高度数据及海岸线数据导入
load geoid60c.mat
load coastlines

subplot(1,2,1)
% 创建某经纬度范围世界地图坐标区域
latlim=[-50 50];
lonlim=[160 -30];
ax1=worldmap(latlim,lonlim);

% 绘制图像
geoshow(geoid60c,geoid60cR,'DisplayType','surface')
colormap(ax1,summer)
geoshow(coastlat,coastlon,'Color','k')

subplot(1,2,2)
% 创建某经纬度范围世界地图坐标区域
latlim=[-50 50];
lonlim=[160 -30];
ax2=worldmap(latlim,lonlim);

% 绘制图像
geoshow(geoid60c,geoid60cR,'DisplayType','surface')
colormap(ax2,pink)
geoshow(coastlat,coastlon,'Color','k')

在这里插入图片描述

colorbar

% 导入数据并绘制贴图版地图
load korea5c
worldmap(korea5c,korea5cR);
geoshow(korea5c,korea5cR,'DisplayType','texturemap')

% 修改颜色
demcmap(korea5c)

% 添加颜色栏
colorbar

在这里插入图片描述