??經典地圖制圖中使用的投影面有圓柱面、圓錐面或平面等。根據所用投影面，地圖投影相對應地可分為圓柱投影、圓錐投影和方位投影。后來又發展出了很多現代地圖投影，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行逐一進行簡要介紹，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：

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

參數說明：

• central_longitude：中央經線，默認為 0；
• globe：橢球定義，默認為 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：

class cartopy.crs.LambertCylindrical(central_longitude=0.0)

參數說明：

• central_longitude：中央經線，默認為 0。

示例：

Mercator

Mercator（墨卡托）投影，屬于正軸等角割圓柱投影。經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域的地圖。其類定義為：

class cartopy.crs.Mercator(central_longitude=0.0, min_latitude=-80.0, max_latitude=84.0,latitude_true_scale=0.0, globe=None)

參數說明：

• central_longitude：中央經線，默認為 0；
• min_latitude：顯示的最小緯線（最南端），默認為 -80；
• max_latitude：顯示的最大緯線（最北端），默認為 84；
• latitude_true_scale：長度不變形的緯線，默認為 0；
• globe：橢球定義，默認為 WGS84。

示例：

Miller

Miller（米勒）投影。其類定位為：

class cartopy.crs.Miller(central_longitude=0.0)

參數說明：

• central_longitude：中央經線，默認為 0。

示例：

TransverseMercator

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

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)

參數說明：

• central_longitude：中央經線，默認為 0；
• central_latitude：中央緯線，默認為 0；
• false_easting：平面上 X 軸坐標（東方向）的偏移量，以米為單位；
• false_northing：平面上 Y 軸坐標（北方向）的偏移量，以米為單位；
• scale_factor：中央經線處的長度變形因子，默認為 1；
• globe：橢球定義，默認為 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格區間。對于緯度，從南緯 80° 開始，每 8° 被劃分為一個區間，自南向北由從 “C” 至 “X” 的字母表示（為包含北極附近的陸地，最北的區間包含 12°）；對于經度，從零度子午線開始每隔 6° 向東編排，其帶好以數字 01-60 表示。該類的定義為：

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

參數說明：

• zone：所繪地區的 6° 經度區間帶號；
• southern_hemisphere：投影帶是否在南半球；
• globe：橢球定義，默認為 WGS84。

示例：

RotatedPole

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

class cartopy.crs.RotatedPole(pole_longitude=0.0, pole_latitude=90.0,central_rotated_longitude=0.0, globe=None)

參數說明：

• pole_longitude：旋轉極的經度；
• pole_latitude：旋轉極的緯度；
• central_rotated_longitude：旋轉的經度；
• globe：橢球定義，默認為 WGS84。

示例：

OSGB

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

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），一種區域性質的等距圓錐投影，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：

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)

參數說明：

• central_longitude：中央經線，默認為 0；
• central_latitude：中央緯線，默認為 0；
• false_easting：平面上 X 軸坐標（東方向）的偏移量，以米為單位；
• false_northing：平面上 Y 軸坐標（北方向）的偏移量，以米為單位
• standard_parallels：長度不變形的緯線，默認為 (20, 50)；
• globe：橢球定義，默認為 WGS84。

示例：

LambertConformal

LambertConformal（蘭伯特正形）投影。其類定義為：

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)

參數說明：

• central_longitude：中央經線，默認為 -96；
• central_latitude：中央緯線，默認為 39；
• false_easting：平面上 X 軸坐標（東方向）的偏移量，以米為單位；
• false_northing：平面上 Y 軸坐標（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，默認為 (33, 45)；
• cutoff：顯示的緯度邊界，默認為 -30；
• globe：橢球定義，默認為 WGS84。

示例：

方位投影

Orthographic

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

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

參數說明：

• central_longitude：中央經線，默認為 0；
• central_latitude：中央緯線，默認為 0；
• globe：橢球定義，默認為 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：

class cartopy.crs.AzimuthalEquidistant(central_longitude=0.0, central_latitude=0.0,false_easting=0.0, false_northing=0.0, globe=None)

參數說明：

• central_longitude：中央經線，默認為 0；
• central_latitude：中央緯線，默認為 0；
• false_easting：平面上 X 軸坐標（東方向）的偏移量，以米為單位；
• false_northing：平面上 Y 軸坐標（北方向）的偏移量，以米為單位
• globe：橢球定義，默認為 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，其變形幅度愈大。其類定義為：

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)

參數說明：

• central_longitude：中央經線，默認為 0；
• central_latitude：中央緯線，默認為 0；
• false_easting：平面上 X 軸坐標（東方向）的偏移量，以米為單位；
• false_northing：平面上 Y 軸坐標（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，默認為 WGS84。

示例：

Geostationary

Geostationary（地球同步衛星）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）衛星上觀察到的地球。其類定義為：

class cartopy.crs.Geostationary(central_longitude=0.0, satellite_height=35785831,false_easting=0, false_northing=0, globe=None)

參數說明：

• central_longitude：中央經線，默認為 0；
• satellite_height：衛星高度，默認為 35785831 米，這是 GEO 衛星的高度；
• false_easting：平面上 X 軸坐標（東方向）的偏移量，以米為單位；
• false_northing：平面上 Y 軸坐標（北方向）的偏移量，以米為單位
• globe：橢球定義，默認為 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：

class cartopy.crs.NearsidePerspective(central_longitude=0.0, central_latitude=0.0,satellite_height=35785831, false_easting=0,false_northing=0, globe=None)

參數說明：

• central_longitude：中央經線，默認為 0；
• central_latitude：中央緯線，默認為 0；
• satellite_height：衛星高度，默認為 35785831 米，即 GEO 衛星的高度；
• false_easting：平面上 X 軸坐標（東方向）的偏移量，以米為單位；
• false_northing：平面上 Y 軸坐標（北方向）的偏移量，以米為單位
• globe：橢球定義，默認為 WGS84。

示例：

LambertAzimuthalEqualArea

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

class cartopy.crs.LambertAzimuthalEqualArea(central_longitude=0.0, central_latitude=0.0,false_easting=0.0, false_northing=0.0, globe=None)

參數說明：

• central_longitude：中央經線，默認為 0；
• central_latitude：中央緯線，默認為 0；
• satellite_height：衛星高度，默認為 35785831 米，即 GEO 衛星的高度；
• false_easting：平面上 X 軸坐標（東方向）的偏移量，以米為單位；
• false_northing：平面上 Y 軸坐標（北方向）的偏移量，以米為單位
• globe：橢球定義，默認為 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：

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

參數說明：

• central_longitude：中央經線，默認為 0；
• central_latitude：中央緯線，默認為 0；
• globe：橢球定義，默認為 WGS84。

示例：

NorthPolarStereo

NorthPolarStereo（北極極射）投影。該類的定義為：

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

參數說明：

• central_longitude：中央經線，默認為 0；
• globe：橢球定義，默認為 WGS84。

示例：

SouthPolarStereo

SouthPolarStereo（南極極射）投影。該類的定義為：

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

參數說明：

• central_longitude：中央經線，默認為 0；
• globe：橢球定義，默認為 WGS84。

示例：

其他投影方式

Mollweide

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

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

參數說明：

• central_longitude：中央經線，默認為 0；
• globe：橢球定義，默認為 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 中對應的類為：

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

參數說明：

• central_longitude：中央經線，默認為 0；
• globe：橢球定義，默認為 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，有時候也被稱為桑遜投影或墨卡托等積投影。這是一種等積性質的偽圓柱投影，緯線為間隔相等的平行直線，經線為對稱于中央經線的正弦曲線。Cartopy 中對應的類為：

class cartopy.crs.Sinusoidal(central_longitude=0.0, false_easting=0.0,false_northing=0.0, globe=None)

參數說明：

• central_longitude：中央經線，默認為 0；
• globe：橢球定義，默認為 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得更完好。其缺點也顯而易見：地圖的連續性被破壞殆盡。Cartopy 中對應的類為：

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

參數說明：

• central_longitude：中央經線，默認為 0；
• globe：橢球定義，默認為 WGS84。

示例：

總結

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。在某些局部地區的坐標系中，為了避免坐標值出現負數，通常會在可能出現負數的坐標上加上一個較大的常數。例如，我國普遍采用高斯投影的平面直角坐標系，以赤道和中央子午線作為坐標軸，由于我國位于北半球，因此南北方向不會出現負數，但是東西方向上會出現負數（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加上 500 km。這里的 500 km 就是 false_easting 的值。

當制圖范圍較小時，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。對表現大塊區域常用的投影方式可總結為：

• 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——正軸圓錐投影或斜軸方位投影。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Cartopy 中的地图投影的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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