From 2a360354e158025e3cb111a7404339a1d760c126 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: peisipand Date: Thu, 1 Feb 2024 16:22:48 +0800 Subject: [PATCH] 240201 third commit --- _posts/2022-04-13-Matlab_geoshow.md | 1 + _posts/2022-04-13-Matlab_geoshow.md.md | 344 ------------------------- 2 files changed, 1 insertion(+), 344 deletions(-) delete mode 100644 _posts/2022-04-13-Matlab_geoshow.md.md diff --git a/_posts/2022-04-13-Matlab_geoshow.md b/_posts/2022-04-13-Matlab_geoshow.md index 2df6fdb..5170e10 100644 --- a/_posts/2022-04-13-Matlab_geoshow.md +++ b/_posts/2022-04-13-Matlab_geoshow.md @@ -1,5 +1,6 @@ --- layout: post +markdown: kramdown title: 基于MATLAB的地理数据空间可视化 subtitle: 本文提供了三种方式来可视化空间数据。 date: 2022-04-13 diff --git a/_posts/2022-04-13-Matlab_geoshow.md.md b/_posts/2022-04-13-Matlab_geoshow.md.md deleted file mode 100644 index 5170e10..0000000 --- a/_posts/2022-04-13-Matlab_geoshow.md.md +++ /dev/null @@ -1,344 +0,0 @@ ---- -layout: post -markdown: kramdown -title: 基于MATLAB的地理数据空间可视化 -subtitle: 本文提供了三种方式来可视化空间数据。 -date: 2022-04-13 -author: Peisipand -header-img: img/wallhaven-dg3opm.jpg -catalog: true -tags: - - Matlab - - Plot ---- - - -# 概览 -| | geoshow | m_map工具箱 | geoplot等 | -|:--------:|:--------:| :---------:|:--------:| -|Matlab自带函数| √ | × | √ | -|绘制栅格| √ | √ | × | -|绘制矢量| √ | √ | √ | -|设置投影| √ | √ | √ | -|颜值| 🌟🌟🌟 | 🌟🌟🌟🌟🌟 | 🌟🌟🌟 | - -# 一、geoshow -## 1.1 geoshow 绘制 shp -1. 加载shp文件： -``` -% Input *.shp file -cn_p='F:\个人主页_博客\peisipand.github.io\data\shp\china_basic_map_micaps4\bou2_4p.shp'; % plane data -- territory -cn_l='F:\个人主页_博客\peisipand.github.io\data\shp\china_basic_map_micaps4\bou2_4l.shp'; % line data -- border -bou2_4p=shaperead(cn_p, 'UseGeoCoords', true); -bou2_4l=shaperead(cn_l, 'UseGeoCoords', true); -``` -2. 定义地图的绘制范围： -``` -mainland_latlim = [18 55];mainland_lonlim = [70 140]; % mainland lonlat range -``` -3. 定义轴Ax(可以使用 ``axesm``, ``worldmap(latlim,lonlim)``, 或者 ``usamap()`` 函数创建) -``` -% grid: 格网；frame: 外边框； -% MeridianLabel: 经度label；ParallelLabel: 纬度label； -% LabelRotation: Label跟着格网旋转一定角度 -% MLineLocation: 经度间隔；PLineLocation: 纬度间隔 -% MLabelParallel: 经度label 在上面或者下面显示（north or south） -% 字号和字体大小需要在此处设置，后续的set(gca)无法修改经纬度label的字体 -ax = axesm('MapProjection','lambert',... - 'grid','on','frame','on',... - 'MeridianLabel','on','ParallelLabel','on', ... - 'MapLatLimit',mainland_latlim,'MapLonLimit',mainland_lonlim,... - 'LabelRotation','off',... - 'MLineLocation',10,'PLineLocation',10,... - 'MLabelParallel','south',... - 'fontname','Arial','fontsize',8); -ax.Visible = 'off'; % 不加这句会导致：ax 有白色背景，不好看 -``` -4. 绘制 shp 数据，并设置颜色： -``` -geoshow(bou2_4p,'Facecolor',[0.9,0.9,0.9]); % 灰色绘制polygon -geoshow([bou2_4l.Lat],[bou2_4l.Lon],'Color','k'); %黑色绘制边界线 -``` -5. 代码汇总 -``` -clc;clear -% Input *.shp file -cn_p='F:\个人主页_博客\peisipand.github.io\data\shp\china_basic_map_micaps4\bou2_4p.shp'; % plane data -- territory -cn_l='F:\个人主页_博客\peisipand.github.io\data\shp\china_basic_map_micaps4\bou2_4l.shp'; % line data -- border -bou2_4p=shaperead(cn_p, 'UseGeoCoords', true); -bou2_4l=shaperead(cn_l, 'UseGeoCoords', true); -mainland_latlim = [18 55];mainland_lonlim = [70 140]; % mainland lonlat range -figure; -set(gcf,'unit','centimeters','position',[25,15,14,11.4]); % 图形窗口在电脑屏幕上的位置和尺寸[左 下 宽 高] -ax = axesm('MapProjection','lambert',... - 'grid','on','frame','on',... - 'MeridianLabel','on','ParallelLabel','on', ... - 'MapLatLimit',mainland_latlim,'MapLonLimit',mainland_lonlim,... - 'LabelRotation','off',... - 'MLineLocation',10,'PLineLocation',10,... - 'MLabelParallel','south',... - 'fontname','Arial','fontsize',8); -% grid: 格网；frame: 外边框； -% MeridianLabel: 经度label；ParallelLabel: 纬度label； -% LabelRotation: Label跟着格网旋转一定角度 -% MLineLocation: 经度间隔；PLineLocation: 纬度间隔 -% MLabelParallel: 经度label 在上面或者下面显示（north or south） -getm(gca)% 可以查看axesm的所有参数 -% setm(gca,'fontname','Arial','fontsize',8) %可以改变参数 -ax.Visible = 'off'; %不加这句话 ax 会有白色背景，不好看 -geoshow(bou2_4p,'Facecolor',[0.9,0.9,0.9]); % 灰色绘制polygon -geoshow([bou2_4l.Lat],[bou2_4l.Lon],'Color','k'); %黑色绘制边界线 -print(gcf, 'china_shp.png', '-dpng', '-r300'); % 保存为PNG格式，分辨率为 300 dpi -``` -![Alt text](/img/Matlab_geoshow/china_shp.png) - -## 1.2 geoshow 绘制 georaster -有时候，我们有全球的 tif 文件，但是只想绘制中国区域的 tif，一种做法是提前在 envi 中裁剪好再来绘制。还可以利用代码来白化，之所以用[白化](http://i-lightning.cn/2020/05/matlab_mask/)这个词，是从一个大佬那里学的。 -1. 对于 tif 文件，我们可以利用``readgeoraster``函数，读取出 data 和其对应的 dataR 。这里以绘制matlab自带的数据为例： -``` -clear, clc -load korea5c -figure; -set(gcf,'unit','centimeters','position',[25,15,14,11.4]); % 图形窗口在电脑屏幕上的位置和尺寸[左 下 宽 高] -ax = axesm('MapProjection','ortho','Frame','on',... - 'grid','on','Origin',[29,114,14],... % 29°N 114°E设置为地图中心，14度为视觉偏转角度 - 'MLineLimit',[-75 75],... - 'MLineException',[-90,0,90,180],... - 'fontname','Arial','fontsize',8) -getm(gca) -ax.Visible = 'off' -% 导入海岸线数据 -load coastlines -% 绘制海岸线 -plotm(coastlat,coastlon) -geoshow(korea5c,korea5cR,'DisplayType','texturemap') -demcmap(korea5c) % 根据korea5c生成 colormap N*3 矩阵 -cb = colorbar('southoutside','fontname','Arial','fontsize',8); -cb.Label.String = 'Label'; -print(gcf, 'korea5c.png', '-dpng', '-r300'); % 保存为PNG格式，分辨率为 300 dpi -``` -![Alt text](/img/Matlab_geoshow/korea5c.png) - -2. 对于 nc 文件，我们可以利用``ncread``函数，读取出 data 和其对应的 lon、 lat 。这里以绘制 [ODIAC（1 degree nc）](https://db.cger.nies.go.jp/nies_data/10.17595/20170411.001/odiac2022/1deg_ncdf/odiac2022_1x1d_2021.nc) 的 数据为例： -``` -clear, clc -file_name = 'E:\谷歌下载\odiac2022_1x1d_2021.nc'; -data = ncread(file_name,'land');% in gC/m2/d -data = double(data(:,:,1))'; % 取 第1个月 -% data(data == 0) = nan; -lon = ncread(file_name,'lon'); -lat = ncread(file_name,'lat'); -[LON,LAT] = meshgrid(linspace(lon(1),lon(end),size(lon,1)), linspace(lat(1),lat(end),size(lat,1))); -figure; -set(gcf,'unit','centimeters','position',[25,15,14,11.4]); % 图形窗口在电脑屏幕上的位置和尺寸[左 下 宽 高] -ax = axesm('MapProjection','eckert4','fontname','Arial','fontsize',8); -getm(gca) -ax.Visible = 'off'; -% 导入海岸线数据 -load coastlines -% 绘制海岸线 -plotm(coastlat,coastlon); -geoshow(LAT,LON,data,'DisplayType','surface')%当想把 data 中的 nan 显示为透明色时，DisplayType 要使用 surface -cb = colorbar('southoutside','fontname','Arial','fontsize',8); -cb.Label.String = 'Label'; -print(gcf, 'odiac.png', '-dpng', '-r300'); % 保存为PNG格式，分辨率为 300 dpi -``` -![Alt text](/img/Matlab_geoshow/odiac.png) -## 1.3 geoshow 进阶 -### 1.3.1 shp 不同元素显示不同的颜色 -``` -clc;clear -ax = usamap("conus"); % 字体、字号无法像 axesm 在这里进行设置，必须通过 setm 来设置 -setm(ax,'fontname','Arial','fontsize',8) -getm(ax) -states=shaperead("usastatelo.shp",'UseGeoCoords',true); -% Alaska, Hawaii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) -print(gcf, 'usamap.png', '-dpng', '-r300'); % 保存为PNG格式，分辨率为 300 dpi -``` -![Alt text](/img/Matlab_geoshow/usamap.png) -### 1.3.2 只显示目标区域的栅格 -> geoshow 函数中，我暂时还没有找到现成的白化函数。这里用到了我自己定义的函数[clip_tif](https://github.com/peisipand/matlab_function_by_pzp/blob/main/clip_tif.m),用之前提前下载好。 -``` -clc;clear; -[data,dataR] = egm96geoid; -states=shaperead("usastatelo.shp",'UseGeoCoords',true); -roi_lat = states(5).Lat; -roi_lon = states(5).Lon; -[clipped_data,clipped_dataR] = clip_tif(data,dataR,roi_lat,roi_lon); -ax = usamap('conus') -setm(ax,'fontname','Arial','fontsize',8) -getm(ax) -geoshow(clipped_data,clipped_dataR,'DisplayType','surface') -geoshow(states,'FaceAlpha',.0) %绘制边界线 -print(gcf, 'California.png', '-dpng', '-r300'); % 保存为PNG格式，分辨率为 300 dpi -``` - -![Alt text](/img/Matlab_geoshow/California.png) - -# 二、 m_map工具箱 - -## 2.1 m_map 绘制 shp (以 OCO2 为例) -``` -clc; -clear; -filename = 'F:\硕士\深圳碳中和会议\experiment\data\oco2_LtCO2_180225_B10206Ar_200730003152s.nc4'; -lat = ncread(filename,'latitude'); -lon = ncread(filename,'longitude'); -xco2 = ncread(filename,'xco2'); -lon_limit = [118 122]; -lat_limit = [38 41]; -id = (lat > lat_limit(1)) & (lat < lat_limit(2)) & (lon > lon_limit(1)) & (lon < lon_limit(2));%筛选出研究区内的数据 -all = [lat(id,:) lon(id,:) xco2(id,:) ]; - -figure(1) -set(gcf,'unit','centimeters','position',[25,15,14,11.4]); % 图形窗口在电脑屏幕上的位置和尺寸[左 下 宽 高] -m_proj('mercator', 'longitudes', lon_limit, 'latitudes', lat_limit) -% linestyle 表示是否显示格网 -m_grid('box','fancy', 'linestyle', 'none', 'tickdir', 'out','tickstyle','dd','fontname','Arial','fontsize',8); -m_mapshow('E:\MeteoInfo\map\country.shp') -hold on; -m_scatter(all(:,2),all(:,1),30,all(:,3) ,'filled', 'MarkerFaceColor', 'flat', 'MarkerEdgeColor', 'w','linewi',1) ;% lon, lat, 点的大小， 点的颜色映射， 实心 -colormap(m_colmap('jet','step',10)) -cb = colorbar('southoutside','fontname','Arial','fontsize',8); -cb.Label.String = 'XCO2 (ppm)'; -caxis([407 414]) -print(gcf, 'oco2.png', '-dpng', '-r300'); % 保存为PNG格式，分辨率为 300 dpi -``` - -![Alt text](/img/Matlab_geoshow/oco2.png) - -## 2.2 m_map 绘制 栅格 (以 PRISMA 为例) - -``` -clc;clear -filename = 'F:\博士\高光谱甲烷识别\最开始的工作\数据\山西5\PRS_L1_STD_OFFL_20210206031837_20210206031842_0001.he5'; -lat = h5read(filename,'/HDFEOS/SWATHS/PRS_L1_HRC/Geolocation Fields/Latitude_SWIR'); -lon = h5read(filename,'/HDFEOS/SWATHS/PRS_L1_HRC/Geolocation Fields/Longitude_SWIR'); -ScaleFactor_Swir = h5readatt(filename,'/','ScaleFactor_Swir'); -Offset_Swir = h5readatt(filename,'/','Offset_Swir'); -swir = h5read(filename,'/HDFEOS/SWATHS/PRS_L1_HRC/Data Fields/SWIR_Cube'); -swir = double(swir) / double(ScaleFactor_Swir) - double(Offset_Swir); -swir = permute(swir,[1 3 2]); -data = swir(:,:,90); -lat = double(lat); % 此处需要从single格式转成double格式 -lon = double(lon); -m_proj('Mercator','lon',[min(lon(:)) max(lon(:))],'lat',[min(lat(:)) max(lat(:))]);%设置投影方式为：墨卡托，地图显示范围 -m_pcolor(lon,lat,data); -hold on; -% 关于 m_ruler -% 0.7 和 1表示比例尺 起始、终止的位置 -% 0.95 表示 垂直方向上的坐标 -% 1 表示 比例尺被分为多少份 -% linewid 和 ticklen 分别表示 线的宽度和 刻度线的长度 -m_ruler([.7 1],.95,1,'linewid',2,'ticklen',[.02],'fontsize',8); % 横向的比例尺 -m_grid('box','on', 'tickdir', 'out', 'tickstyle','dd','fontname','Arial','fontsize',8); % 如果觉得默认生成的标签丑，可以用下面的语句自定义 tick -% m_grid('box','on', 'tickdir', 'out', 'tickstyle','dd','fontname','Arial','fontsize',8,... -% 'xtick',112.8:0.1:113.1,... -% 'xticklabel',['112.8';'112.9';'113.0';'113.1'],... -% 'ytick',36.1:0.1:36.4,... -% 'yticklabel',['36.1';'36.2';'36.3';'36.4']); -colormap(m_colmap('jet')); -cb = colorbar('southoutside','fontname','Arial','fontsize',8); -cb.Label.String = 'Label'; -caxis([0 10]); -xlabel('Longitude (°E)'); -ylabel('Latitude(°N)'); -print(gcf, 'prisma.png', '-dpng', '-r300'); % 保存为PNG格式，分辨率为 300 dpi -``` -![Alt text](/img/Matlab_geoshow/prisma.png) - -# 三、geoshow on GeographicAxes - -不同于前文提到的 ``axesm`` 创建的 ax 类型坐标区，``geoaxes`` 创建的是 GeographicAxes 类型坐标区。 -* 优点：能显示高分辨的卫星（街道等等）底图 -* 缺点：只能显示矢量数据，绘制不了栅格。 - -下面以OCO-2数据为例进行绘制，数据批量下载的操作可以参考我[之前的博客](https://blog.csdn.net/peisipand/article/details/108224156?spm=1001.2014.3001.5501)。 -``` -clc; -clear; -filename = 'F:\硕士\深圳碳中和会议\experiment\data\oco2_LtCO2_180225_B10206Ar_200730003152s.nc4'; -lat = ncread(filename,'latitude'); -lon = ncread(filename,'longitude'); -xco2 = ncread(filename,'xco2'); - -lon_limit = [118 122]; -lat_limit = [38 41]; -id = (lat > lat_limit(1)) & (lat < lat_limit(2)) & (lon > lon_limit(1)) & (lon < lon_limit(2));%筛选出研究区内的数据 -all = [lat(id,:) lon(id,:) xco2(id,:)]; -%% 绘制 -gx = geoaxes('FontName','Arial','FontSize',8) -geoscatter(all(:,1),all(:,2),2,all(:,3)) % 虽然上一步 设置号了字体和字号，geoscatter一运行，字体又会变成默认的。 -caxis([407 414]) -geobasemap streets -% geobasemap satelite -geolimits('manual') -geolimits(lat_limit,lon_limit) -gx.LongitudeLabel.String = 'Longitude' -gx.LatitudeLabel.String = 'Latitude' -set(gca,'FontName','Arial','FontSize',8) % 重新定义字体和字号 -print(gcf, 'geoaxes.png', '-dpng', '-r300'); % 保存为PNG格式，分辨率为 300 dpi -``` -![Alt text](/img/Matlab_geoshow/geoaxes.png) - -OCO-2的数据通常以nc和h5的格式存储，h5较于nc，存储了更多的信息，读取h5的代码的代码如下： - -``` -clc; -clear; -filename = 'F:\研究生\主动反演\OCO\利雅得\oco2_L2DiaGL_02624a_141229_B10004r_200111134405.h5'; %oco2_L2DiaGL_25017a_190316_B10004r_200501022851 -% h5disp(filename); -% attribute = h5readatt('文件名.hdf', '数据集名', '属性名'); -% data = h5read('文件名.hdf', '数据集名'); -xco2 = double(h5read(filename,'/RetrievalResults/xco2')); -co2_profile = double(h5read(filename,'/RetrievalResults/co2_profile')); -lat = double(h5read(filename,'/RetrievalGeometry/retrieval_latitude')); -lon = double(h5read(filename,'/RetrievalGeometry/retrieval_longitude')); -``` -# 补充 ->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 - ->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