通过Cartopy立体投影直线穿过杆

Question

我正在使用图纸来生成具有立体投影的北极地图，然后在顶部绘制一条线（以显示横截面的位置）。如果我使用下面的代码，那么这条直线不是直线穿过极点，而是沿着一条纬线走。

import cartopy.crs as ccrs
import matplotlib.pyplot as plt

x=[180,0]
y=[50,50]
ax = plt.axes(projection=ccrs.NorthPolarStereo())
ax.set_extent([0, 360, 50, 90], crs=ccrs.PlateCarree())
ax.plot(x,y,transform=ccrs.PlateCarree())
plt.gca().stock_img()
plt.gca().coastlines()
plt.show()

为了解决这个问题，我必须将x和y更改为：

x=[180,180,0,0]
y=[50,90,90,50]

因此北极有两个数据点。对此有更好的解决方案吗？

修改：已附加图片

谢谢，

添

Answer 1

@ ajdawson的回答是正确的。在这种情况下，使用大地测量变换可以解决问题。

要理解线条不符合预期的原因，我们需要了解PlateCarree变换代表的内容。

首先，让我们观察一下，使用Cartopy以transform=<projection>形式绘制的所有线条都应该通过相同的地理点，而不管线条被绘制的投影。

import cartopy.crs as ccrs
import matplotlib.pyplot as plt


def main():

    x=[180, 180, 0, 0]
    y=[50, 90, 90, 50]

    # plot2 - North Polar Stereographic
    ax = plt.subplot(211, projection=ccrs.NorthPolarStereo())
    ax.set_extent([0, 360, 50, 90], crs=ccrs.PlateCarree())

    ax.plot(x, y, transform=ccrs.PlateCarree(), color='red', lw=2)

    ax.stock_img()
    ax.coastlines()

    # plot2 - PlateCarree
    ax = plt.subplot(212, projection=ccrs.PlateCarree(central_longitude=45))
    ax.set_extent([0, 360, -45, 90], crs=ccrs.PlateCarree())

    ax.plot(x, y, transform=ccrs.PlateCarree(), color='red', lw=2)

    ax.stock_img()
    ax.coastlines()

    plt.show()


if __name__ == '__main__':
    main()

回到PlateCarree地图上绘制原始坐标（在PlateCarree坐标中）：

import cartopy.crs as ccrs
import matplotlib.pyplot as plt

def main():

    x=[180, 0]
    y=[50, 50]

    ax = plt.axes(projection=ccrs.PlateCarree(central_longitude=45))
    ax.set_extent([0, 360, -45, 90], crs=ccrs.PlateCarree())

    ax.plot(x, y, transform=ccrs.PlateCarree(), color='red', lw=2)

    ax.stock_img()
    ax.coastlines()
    plt.tight_layout()
    plt.show()

if __name__ == '__main__':
    main()

您会发现该线路与原始问题中的坏线路经过相同的地理点。

这应该让你满意的是，Cartopy的行为是合理的并且它不是一个bug，但是它没有回答关于如何你想要绘制你想要的那条线的问题。

@ajdawson已经说过，在你的情况下，画线：

plt.plot([180, 0], [50, 50] , transform=ccrs.Geodetic())

将产生所需的输出。

这是因为大地坐标参考系统在两点之间绘制地球上最短距离的线。但是，有一个纬度，当越过北极时，不会提供最短的距离：

import cartopy.crs as ccrs
import matplotlib.pyplot as plt

def main():

    ax = plt.axes(projection=ccrs.PlateCarree(central_longitude=45))
    ax.set_global()

    ax.plot([180, 0], [20, 20], transform=ccrs.Geodetic(), color='red', lw=2, label='Latitude = 20')
    ax.plot([180, 0], [0, 0], transform=ccrs.Geodetic(), color='blue', lw=2, label='Latitude = 0')
    ax.plot([180, 0], [-20, -20], transform=ccrs.Geodetic(), color='yellow', lw=2, label='Latitude = -20')

    ax.outline_patch.set_zorder(2)
    plt.legend(loc=8, bbox_to_anchor=(0.65, -0.2), shadow=True, fancybox=True)

    ax.stock_img()
    ax.coastlines()
    plt.tight_layout()
    plt.show()

if __name__ == '__main__':
    main()

一般来说，如果你想绘制一条始终穿过北极的大地测量线，那么北极应该是该线的坐标之一。

plt.plot([180, 0, 0], [-45, 90, -45] , transform=ccrs.Geodetic())

最后，只是把它扔进混音中，如果你只是想要穿过北极的北极立体投影中的垂直线，那么值得记住存在笛卡尔坐标系（其中值得记住）这些数字不是纬度和经度），所以简单地做：

ax = plt.axes(projection=ccrs.NorthPolarStereo())
plt.axvline()

也会这样做！ （但不如大地测量方法可转移）

哇，我的回答很长。我希望你和我在一起，这让整个PlateCarree的事情变得更加清晰！

Answer 2

我认为在绘制此部分而不是Plate Carree时需要使用Geodetic变换：

<!-- language: lang-py -->

import cartopy.crs as ccrs
import matplotlib.pyplot as plt

x=[180,0]
y=[50,50]
ax = plt.axes(projection=ccrs.NorthPolarStereo())
ax.set_extent([0, 360, 50, 90], crs=ccrs.PlateCarree())
ax.plot(x,y,transform=ccrs.Geodetic())
ax.stock_img()
ax.coastlines()
plt.show()

结果如下：

我认为这是处理此问题的正确方法！

安德鲁