經(jīng)典地圖制圖中使用的投影面有圓柱面、圓錐面或平面等。根據(jù)所用投影面，地圖投影相對應(yīng)地可分為圓柱投影、圓錐投影和方位投影。后來又發(fā)展出了很多現(xiàn)代地圖投影，如偽圓柱、多圓錐等投影辦法。在制圖時選擇合適的地圖投影是一件重要的工作。

本文將對 Cartopy 中支持的地圖投影進(jìn)行逐一進(jìn)行簡要介紹，這些投影都是 cartopy.crs 中的類。若要繪制某一類投影的地圖，只需將其實例化之后傳入?plt.axes()?方法的?projection?參數(shù)即可。本文不涉及投影的原理，旨在展示每種地圖投影的效果和用法，以便在選擇時參考。

圓柱投影

PlateCarree

PlateCarree(可利)投影將地物投影到圓柱面上再展開，常用來繪制世界地圖。該類的定義為：

1

class cartopy.crs.PlateCarree(central_longitude=0.0, globe=None)

參數(shù)說明：

central_longitude：中央經(jīng)線，默認(rèn)為 0；

globe：橢球定義，默認(rèn)為 WGS84。

示例：

LambertCylindrical

Lambert cylindrical projection(蘭伯特等積投影)也是繪制世界地圖的一種常用方案。該類的定義為：

1

class cartopy.crs.LambertCylindrical(central_longitude=0.0)

參數(shù)說明：

central_longitude：中央經(jīng)線，默認(rèn)為 0。

示例：

Mercator

Mercator(墨卡托)投影，屬于正軸等角割圓柱投影。經(jīng)緯線為相互垂直的平行直線，圖上無角度變形，但面積變形較大。該投影常用于制作航海圖或赤道附近區(qū)域的地圖。其類定義為：

1

2

class cartopy.crs.Mercator(central_longitude=0.0, min_latitude=-80.0, max_latitude=84.0,

latitude_true_scale=0.0, globe=None)

參數(shù)說明：

central_longitude：中央經(jīng)線，默認(rèn)為 0；

min_latitude：顯示的最小緯線(最南端)，默認(rèn)為 -80；

max_latitude：顯示的最大緯線(最北端)，默認(rèn)為 84；

latitude_true_scale：長度不變形的緯線，默認(rèn)為 0；

globe：橢球定義，默認(rèn)為 WGS84。

示例：

Miller

Miller(米勒)投影。其類定位為：

1

class cartopy.crs.Miller(central_longitude=0.0)

參數(shù)說明：

central_longitude：中央經(jīng)線，默認(rèn)為 0。

示例：

TransverseMercator

TransverseMercator(橫軸墨卡托)投影是對標(biāo)準(zhǔn)墨卡托投影的一種變換。其類定義為：

1

2

3

class cartopy.crs.TransverseMercator(central_longitude=0.0, central_latitude=0.0,

false_easting=0.0, false_northing=0.0,

scale_factor=1.0, globe=None)

參數(shù)說明：

central_longitude：中央經(jīng)線，默認(rèn)為 0；

central_latitude：中央緯線，默認(rèn)為 0；

false_easting：平面上 X 軸坐標(biāo)(東方向)的偏移量，以米為單位；

false_northing：平面上 Y 軸坐標(biāo)(北方向)的偏移量，以米為單位；

scale_factor：中央經(jīng)線處的長度變形因子，默認(rèn)為 1；

globe：橢球定義，默認(rèn)為 WGS84。

示例：

UTM

UTM(通用橫軸墨卡托投影)，制圖中最常用的一種投影方法之一。在 UTM 中，地球上的主要陸地被劃分為一個個的網(wǎng)格區(qū)間。對于緯度，從南緯 80° 開始，每 8° 被劃分為一個區(qū)間，自南向北由從 “C” 至 “X” 的字母表示(為包含北極附近的陸地，最北的區(qū)間包含 12°)；對于經(jīng)度，從零度子午線開始每隔 6° 向東編排，其帶好以數(shù)字 01-60 表示。該類的定義為：

1

class cartopy.crs.UTM(zone, southern_hemisphere=False, globe=None)

參數(shù)說明：

zone：所繪地區(qū)的 6° 經(jīng)度區(qū)間帶號；

southern_hemisphere：投影帶是否在南半球；

globe：橢球定義，默認(rèn)為 WGS84。

RotatedPole

RotatedPole(旋轉(zhuǎn)極)投影，常被用于天氣預(yù)測模型中。該類的定義為：

1

2

class cartopy.crs.RotatedPole(pole_longitude=0.0, pole_latitude=90.0,

central_rotated_longitude=0.0, globe=None)

參數(shù)說明：

pole_longitude：旋轉(zhuǎn)極的經(jīng)度；

pole_latitude：旋轉(zhuǎn)極的緯度；

central_rotated_longitude：旋轉(zhuǎn)的經(jīng)度；

globe：橢球定義，默認(rèn)為 WGS84。

示例：

OSGB

OSGB(Ordnance Survey of Great Britain)，英國軍用測量大地網(wǎng)，用于測量大不列顛島的一種區(qū)域等距圓錐投影。

示例：

EuroPP

EuroPP，用于繪制歐洲地圖的一種等距圓錐投影。

示例：

OSNI

OSNI(Ordnance Survey of Northern Ireland)，一種區(qū)域性質(zhì)的等距圓錐投影，用于測繪北愛爾蘭島。

示例：

圓錐投影

AlbersEqualArea

AlbersEqualArea(阿爾伯斯等面積)投影。其類定義為：

1

2

3

class cartopy.crs.AlbersEqualArea(central_longitude=0.0, central_latitude=0.0,

false_easting=0.0, false_northing=0.0,

standard_parallels=(20.0, 50.0), globe=None)

參數(shù)說明：

central_longitude：中央經(jīng)線，默認(rèn)為 0；

central_latitude：中央緯線，默認(rèn)為 0；

false_easting：平面上 X 軸坐標(biāo)(東方向)的偏移量，以米為單位；

false_northing：平面上 Y 軸坐標(biāo)(北方向)的偏移量，以米為單位

standard_parallels：長度不變形的緯線，默認(rèn)為?(20, 50)；

globe：橢球定義，默認(rèn)為 WGS84。

示例：

LambertConformal

LambertConformal(蘭伯特正形)投影。其類定義為：

1

2

3

4

class cartopy.crs.LambertConformal(central_longitude=-96.0, central_latitude=39.0,

false_easting=0.0, false_northing=0.0,

secant_latitudes=None, standard_parallels=None,

globe=None, cutoff=-30)

參數(shù)說明：

central_longitude：中央經(jīng)線，默認(rèn)為 -96；

central_latitude：中央緯線，默認(rèn)為 39；

false_easting：平面上 X 軸坐標(biāo)(東方向)的偏移量，以米為單位；

false_northing：平面上 Y 軸坐標(biāo)(北方向)的偏移量，以米為單位

secant_latitudes：割線的緯度；

standard_parallels：長度不變形的緯線，默認(rèn)為?(33, 45)；

cutoff：顯示的緯度邊界，默認(rèn)為 -30；

globe：橢球定義，默認(rèn)為 WGS84。

示例

方位投影

Orthographic

Orthographic(正射)投影，視點在無窮遠(yuǎn)處，常用于表現(xiàn)某個半球。該類的定義為：

1

class cartopy.crs.Orthographic(central_longitude=0.0, central_latitude=0.0, globe=None)

參數(shù)說明：

central_longitude：中央經(jīng)線，默認(rèn)為 0；

central_latitude：中央緯線，默認(rèn)為 0；

globe：橢球定義，默認(rèn)為 WGS84。

示例：

AzimuthalEquidistant

AzimuthalEquidistant(正方位等距)投影，在切點輻射的方向上沒有長度變形，有角度和面積變形。該類的定義為：

1

2

class cartopy.crs.AzimuthalEquidistant(central_longitude=0.0, central_latitude=0.0,

false_easting=0.0, false_northing=0.0, globe=None)

參數(shù)說明：

central_longitude：中央經(jīng)線，默認(rèn)為 0；

central_latitude：中央緯線，默認(rèn)為 0；

false_easting：平面上 X 軸坐標(biāo)(東方向)的偏移量，以米為單位；

false_northing：平面上 Y 軸坐標(biāo)(北方向)的偏移量，以米為單位

globe：橢球定義，默認(rèn)為 WGS84。

示例：

Stereographic

Stereographic(球極平面)投影，這也是一種等角投影，其視點在球面上。但這種投影會造成較大的長度和面積變形，且離切點愈遠(yuǎn)，其變形幅度愈大。其類定義為：

1

2

3

class cartopy.crs.Stereographic(central_latitude=0.0, central_longitude=0.0,

false_easting=0.0, false_northing=0.0,

true_scale_latitude=None, globe=None)

參數(shù)說明：

central_longitude：中央經(jīng)線，默認(rèn)為 0；

central_latitude：中央緯線，默認(rèn)為 0；

false_easting：平面上 X 軸坐標(biāo)(東方向)的偏移量，以米為單位；

false_northing：平面上 Y 軸坐標(biāo)(北方向)的偏移量，以米為單位

true_scale_latitude：長度不變形的緯線；

globe：橢球定義，默認(rèn)為 WGS84。

示例：

Geostationary

Geostationary(地球同步衛(wèi)星)視角，視點在赤道上空某一點處。這種投影好像在地球同步(GEO)衛(wèi)星上觀察到的地球。其類定義為：

1

2

class cartopy.crs.Geostationary(central_longitude=0.0, satellite_height=35785831,

false_easting=0, false_northing=0, globe=None)

參數(shù)說明：

central_longitude：中央經(jīng)線，默認(rèn)為 0；

satellite_height：衛(wèi)星高度，默認(rèn)為 35785831 米，這是 GEO 衛(wèi)星的高度；

false_easting：平面上 X 軸坐標(biāo)(東方向)的偏移量，以米為單位；

false_northing：平面上 Y 軸坐標(biāo)(北方向)的偏移量，以米為單位

globe：橢球定義，默認(rèn)為 WGS84。

示例：

NearsidePerspective

NearsidePerspective(駕駛員)視角，視點在地球外某一點處。這種投影好像在高空中某處宇宙飛船駕駛員的視角。其類定義為：

1

2

3

class cartopy.crs.NearsidePerspective(central_longitude=0.0, central_latitude=0.0,

satellite_height=35785831, false_easting=0,

false_northing=0, globe=None)

參數(shù)說明：

central_longitude：中央經(jīng)線，默認(rèn)為 0；

central_latitude：中央緯線，默認(rèn)為 0；

satellite_height：衛(wèi)星高度，默認(rèn)為 35785831 米，即 GEO 衛(wèi)星的高度；

false_easting：平面上 X 軸坐標(biāo)(東方向)的偏移量，以米為單位；

false_northing：平面上 Y 軸坐標(biāo)(北方向)的偏移量，以米為單位

globe：橢球定義，默認(rèn)為 WGS84。

示例：

LambertAzimuthalEqualArea

LambertAzimuthalEqualArea(蘭伯特方位等積)投影，具有等積性質(zhì)，但在靠近邊緣的地方長度和角度變形較大。其類定義為：

1

2

class cartopy.crs.LambertAzimuthalEqualArea(central_longitude=0.0, central_latitude=0.0,

false_easting=0.0, false_northing=0.0, globe=None)

參數(shù)說明：

central_longitude：中央經(jīng)線，默認(rèn)為 0；

central_latitude：中央緯線，默認(rèn)為 0；

satellite_height：衛(wèi)星高度，默認(rèn)為 35785831 米，即 GEO 衛(wèi)星的高度；

false_easting：平面上 X 軸坐標(biāo)(東方向)的偏移量，以米為單位；

false_northing：平面上 Y 軸坐標(biāo)(北方向)的偏移量，以米為單位

globe：橢球定義，默認(rèn)為 WGS84。

示例：

Gnomonic

Gnomonic(球心)投影，將地球想象為一個水面透明的玻璃球，這種投影好像從地心光源將陸地的影子投射到墻上的景象。該類定義為：

1

class cartopy.crs.Gnomonic(central_longitude=0.0, central_latitude=0.0, globe=None)

參數(shù)說明：

central_longitude：中央經(jīng)線，默認(rèn)為 0；

central_latitude：中央緯線，默認(rèn)為 0；

globe：橢球定義，默認(rèn)為 WGS84。

示例：

NorthPolarStereo

NorthPolarStereo(北極極射)投影。該類的定義為：

1

class cartopy.crs.NorthPolarStereo(central_longitude=0.0, globe=None)

參數(shù)說明：

central_longitude：中央經(jīng)線，默認(rèn)為 0；

globe：橢球定義，默認(rèn)為 WGS84。

示例：

SouthPolarStereo

SouthPolarStereo(南極極射)投影。該類的定義為：

1

class cartopy.crs.SouthPolarStereo(central_longitude=0.0, globe=None)

參數(shù)說明：

central_longitude：中央經(jīng)線，默認(rèn)為 0；

globe：橢球定義，默認(rèn)為 WGS84。

示例：

其他投影方式

Mollweide

Mollweide(摩爾威特)投影，一種正軸等積性質(zhì)的偽圓柱投影，由德國人摩爾威特(K.B.Mollweide)所創(chuàng)，常用于繪制世界地圖或東西半球圖。中央經(jīng)線為直線，距離中央經(jīng)線東西相差 90° 的經(jīng)線構(gòu)成一個大圓，其面積等于地球表面積的1/2，其余經(jīng)線為橢圓。Cartopy 中對應(yīng)的類為：

1

class cartopy.crs.Mollweide(central_longitude=0, globe=None)

參數(shù)說明：

central_longitude：中央經(jīng)線，默認(rèn)為 0；

globe：橢球定義，默認(rèn)為 WGS84。

示例：

Robinson

Robinson(羅賓遜)投影也是一種偽圓柱投影，主要為了克服圓柱投影形狀拉伸過大，希望獲得角度和面積變形均最小的世界地圖投影。Cartopy 中對應(yīng)的類為：

1

class cartopy.crs.Robinson(central_longitude=0, globe=None)

參數(shù)說明：

central_longitude：中央經(jīng)線，默認(rèn)為 0；

globe：橢球定義，默認(rèn)為 WGS84。

示例：

Sinusoidal

Sinusoidal(正弦)投影是一種偽圓柱等積投影，由法國人桑遜(N.Sanson)所創(chuàng)，有時候也被稱為桑遜投影或墨卡托等積投影。這是一種等積性質(zhì)的偽圓柱投影，緯線為間隔相等的平行直線，經(jīng)線為對稱于中央經(jīng)線的正弦曲線。Cartopy 中對應(yīng)的類為：

1

2

class cartopy.crs.Sinusoidal(central_longitude=0.0, false_easting=0.0,

false_northing=0.0, globe=None)

參數(shù)說明：

central_longitude：中央經(jīng)線，默認(rèn)為 0；

globe：橢球定義，默認(rèn)為 WGS84。

示例：

InterruptedGoodeHomolosine

InterruptedGoodeHomolosine(分瓣正弦古德)投影，一種偽圓柱、等積投影。該投影中，全圖被分為幾瓣，各瓣之間通過赤道連接，這樣可使得各大洲陸地部分表現(xiàn)得更完好。其缺點也顯而易見：地圖的連續(xù)性被破壞殆盡。Cartopy 中對應(yīng)的類為：

1

class cartopy.crs.InterruptedGoodeHomolosine(central_longitude=0, globe=None)

參數(shù)說明：

central_longitude：中央經(jīng)線，默認(rèn)為 0；

globe：橢球定義，默認(rèn)為 WGS84。

示例：

總結(jié)

對于上文提到的?false_easting?和?false_northing?兩個變量的含義與用途，有些讀者可能會有困惑。這里說一下我的理解。在某些局部地區(qū)的坐標(biāo)系中，為了避免坐標(biāo)值出現(xiàn)負(fù)數(shù)，通常會在可能出現(xiàn)負(fù)數(shù)的坐標(biāo)上加上一個較大的常數(shù)。例如，我國普遍采用高斯投影的平面直角坐標(biāo)系，以赤道和中央子午線作為坐標(biāo)軸，由于我國位于北半球，因此南北方向不會出現(xiàn)負(fù)數(shù)，但是東西方向上會出現(xiàn)負(fù)數(shù)(中央子午線以西的點)。此時通常的解決辦法就是為所有的東西方向的坐標(biāo)加上 500 km。這里的 500 km 就是?false_easting?的值。

當(dāng)制圖范圍較小時，無論什么投影方式都無太大變形；對于范圍廣大的世界地圖、半球地圖、大洲地圖、大國地圖等，則需要慎重考慮。對表現(xiàn)大塊區(qū)域常用的投影方式可總結(jié)為：

世界地圖：正圓柱、偽圓柱和多圓錐投影；

東、西半球：常選用橫軸方位投影；

南、北半球：常采用正軸方位投影；

水、陸半球：一般選用斜軸方位投影；

極地——正軸方位投影；

赤道附近——橫軸方位投影或正軸圓柱投影；

中緯地區(qū)——正軸圓錐投影或斜軸方位投影。

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的python气象包_Python-Cartopy包: 地图投影的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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