python - 如何将等高线图叠加在 basemap 上

Question

这是我几个月前提出的问题，现在仍在努力寻找解决方案。我的代码并排给我一个 basemap 和一个等高线图(但打印到文件只给出等高线图)，但我希望它们叠加。最好的解决方案是这里的 https://gist.github.com/oblakeobjet/7546272但这并没有说明如何引入数据，在线从头学习时很难。 在不累非常善良的人的情况下，我希望解决方案就像更改一行代码一样简单，并且有人可以提供帮助。 我的代码

#!/usr/bin/python
# vim: set fileencoding=UTF8

import numpy as np
import pandas as pd
from matplotlib.mlab import griddata
from mpl_toolkits.basemap import Basemap
import matplotlib.pyplot as plt

#fig = plt.figure(figsize=(10,8))  #when uncommented draws map with colorbar but no contours

#prepare a basemap

m = Basemap(projection = 'merc',llcrnrlon = 21, llcrnrlat = -18, urcrnrlon = 34, urcrnrlat = -8, resolution='h')

# draw country outlines.

m.drawcountries(linewidth=0.5, linestyle='solid', color='k', antialiased=1, ax=None, zorder=None)
m.drawmapboundary(fill_color = 'white')
m.fillcontinents(color='coral',lake_color='blue')
parallels = np.arange(-18, -8, 2.)
m.drawparallels(np.arange(-18, -8, 2.), color = 'black', linewidth = 0.5)
m.drawparallels(parallels,labels=[True,False,False,False])
meridians = np.arange(22,34, 2.)
m.drawmeridians(np.arange(21,36, 2.), color = '0.25', linewidth = 0.5)
m.drawmeridians(meridians,labels=[False,False,False,True])

fig = plt.figure(figsize=(10,8))       # At this position or commented draws teo figures side by side

#-- Read the data.

data = pd.read_csv('../../data/meansr.txt', delim_whitespace=True)

#-- Now gridding data.  First making a regular grid to interpolate onto

numcols, numrows = 300, 300
xi = np.linspace(data.Lon.min(), data.Lon.max(), numcols)
yi = np.linspace(data.Lat.min(), data.Lat.max(), numrows)
xi, yi = np.meshgrid(xi, yi)

#-- Interpolating at the points in xi, yi

x, y, z = data.Lon.values, data.Lat.values, data.Z.values
zi = griddata(x, y, z, xi, yi)

#-- Display and write the results

m = plt.contourf(xi, yi, zi)
plt.scatter(data.Lon, data.Lat, c=data.Z, s=100,
       vmin=zi.min(), vmax=zi.max())
fig.colorbar(m)
plt.savefig("rainfall.jpg", format="jpg")

我得到的图看起来像这样 和

和我的数据

32.6  -13.6   41
27.1  -16.9   43
32.7  -10.2   46
24.2  -13.6   33
28.5  -14.4   43
28.1  -12.6   33
27.9  -15.8   46
24.8  -14.8   44
31.1  -10.2   35
25.9  -13.5   24
29.1   -9.8   10
25.8  -17.8   39
33.2  -12.3   44
28.3  -15.4   46
27.6  -16.1   47
28.9  -11.1   31
31.3   -8.9   39
31.9  -13.3   45
23.1  -15.3   31
31.4  -11.9   39
27.1  -15.0   42
24.4  -11.8   15
28.6  -13.0   39
31.3  -14.3   44
23.3  -16.1   39
30.2  -13.2   38
24.3  -17.5   32
26.4  -12.2   23
23.1  -13.5   27

Answer 1

您就快完成了，但是 basemap 可能不稳定，您必须管理绘图/ map 细节的 z 顺序。此外，在使用 basemap 绘制它们之前，您必须将经/纬度坐标转换为 map 投影坐标。

这是一个完整的解决方案，它提供以下输出。我更改了一些颜色和线宽，以使整个内容更清晰易读，YMMV。我还通过标准化的“平均”值 (data['Z']) 缩放了散点的大小——您可以简单地删除它并替换，例如50 如果您更喜欢恒定大小(它看起来像最大的标记)。

如果可能的话，还请具体说明降雨量的单位和生成平均值的测量持续时间:

import numpy as np
import pandas as pd
from matplotlib.mlab import griddata
from mpl_toolkits.basemap import Basemap
import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.colors import Normalize
%matplotlib inline

# set up plot
plt.clf()
fig = plt.figure(figsize=(10, 8))
ax = fig.add_subplot(111, axisbg='w', frame_on=False)

# grab data
data = pd.read_csv('../../data/meansr.txt', delim_whitespace=True)
norm = Normalize()

# define map extent
lllon = 21
lllat = -18
urlon = 34
urlat = -8

# Set up Basemap instance
m = Basemap(
    projection = 'merc',
    llcrnrlon = lllon, llcrnrlat = lllat, urcrnrlon = urlon, urcrnrlat = urlat,
    resolution='h')

# transform lon / lat coordinates to map projection
data['projected_lon'], data['projected_lat'] = m(*(data.Lon.values, data.Lat.values))

# grid data
numcols, numrows = 1000, 1000
xi = np.linspace(data['projected_lon'].min(), data['projected_lon'].max(), numcols)
yi = np.linspace(data['projected_lat'].min(), data['projected_lat'].max(), numrows)
xi, yi = np.meshgrid(xi, yi)

# interpolate
x, y, z = data['projected_lon'].values, data['projected_lat'].values, data.Z.values
zi = griddata(x, y, z, xi, yi)

# draw map details
m.drawmapboundary(fill_color = 'white')
m.fillcontinents(color='#C0C0C0', lake_color='#7093DB')
m.drawcountries(
    linewidth=.75, linestyle='solid', color='#000073',
    antialiased=True,
    ax=ax, zorder=3)

m.drawparallels(
    np.arange(lllat, urlat, 2.),
    color = 'black', linewidth = 0.5,
    labels=[True, False, False, False])
m.drawmeridians(
    np.arange(lllon, urlon, 2.),
    color = '0.25', linewidth = 0.5,
    labels=[False, False, False, True])

# contour plot
con = m.contourf(xi, yi, zi, zorder=4, alpha=0.6, cmap='RdPu')
# scatter plot
m.scatter(
    data['projected_lon'],
    data['projected_lat'],
    color='#545454',
    edgecolor='#ffffff',
    alpha=.75,
    s=50 * norm(data['Z']),
    cmap='RdPu',
    ax=ax,
    vmin=zi.min(), vmax=zi.max(), zorder=4)

# add colour bar and title
# add colour bar, title, and scale
cbar = plt.colorbar(conf, orientation='horizontal', fraction=.057, pad=0.05)
cbar.set_label("Mean Rainfall - mm")

m.drawmapscale(
    24., -9., 28., -13,
    100,
    units='km', fontsize=10,
    yoffset=None,
    barstyle='fancy', labelstyle='simple',
    fillcolor1='w', fillcolor2='#000000',
    fontcolor='#000000',
    zorder=5)

plt.title("Mean Rainfall")
plt.savefig("rainfall.png", format="png", dpi=300, transparent=True)
plt.show()

使用 matplotlib 的 griddata 方法很方便，但也可能很慢。作为替代方案，您可以使用 scipy 的 griddata更快、更灵活的方法:

from scipy.interpolate import griddata as gd

zi = gd(
    (data[['projected_lon', 'projected_lat']]),
    data.Z.values,
    (xi, yi),
    method='linear')

如果您使用 scipy 的 griddata 方法，您还必须确定哪个方法(nearest、linear、 cubic) 给出最好的结果图。

我应该补充一点，上面演示和讨论的插值方法是最简单的方法，不一定对降雨数据的插值有效。 This article很好地概述了在水文学和水文建模中使用的有效方法和注意事项。这些的实现(可能使用 Scipy)留作练习 &c。