Различия

Показаны различия между двумя версиями страницы.

@@ Строка 1: / Строка 1: @@
+<div slide>
+===== Карты =====
+Раньше для построения карт использовался модуль ''basemap''<sup>pip</sup>, но он устарел и более не поддерживается. На замену ему пришел модуль ''cartopy''<sup>pip</sup>. Установка пакета ''cartopy'' в Windows из pip вызывает сложности, поэтому вот готовые пакеты для разных версий Python:
+  * {{ :calc:cartopy-0.21.1-cp38-cp38-win_amd64.whl | cartopy-0.21.1-cp38-cp38-win_amd64.whl}}
+  * {{ :calc:cartopy-0.21.1-cp39-cp39-win_amd64.whl | cartopy-0.21.1-cp39-cp39-win_amd64.whl}}
+  * {{ :calc:cartopy-0.21.1-cp310-cp310-win_amd64.whl | cartopy-0.21.1-cp310-cp310-win_amd64.whl}}
+  * {{ :calc:cartopy-0.21.1-cp311-cp311-win_amd64.whl | cartopy-0.21.1-cp311-cp311-win_amd64.whl}}
+Для выбора нужной проекции используем [[https://scitools.org.uk/cartopy/docs/latest/reference/projections.html#cartopy-projections|документацию]].
+<sxh python>
+import numpy as np
+import matplotlib.pyplot as plt
+import matplotlib.ticker as mticker
+from cartopy import crs as ccrs
+fig = plt.figure()
+ax = fig.add_subplot(projection=ccrs.PlateCarree())
+ax.set_extent([-6, 3, 48, 58], crs=ccrs.PlateCarree())
+gl = ax.gridlines(draw_labels=True)
+gl.xlocator = mticker.FixedLocator(np.arange(-6.0,3.0,2.0))
+gl.ylocator = mticker.FixedLocator(np.arange(48.0,58.0,2.0))
+ax.scatter([-2],[52], transform=ccrs.PlateCarree())
+ax.coastlines(resolution='50m')
+</sxh>
+Рисование данных поверх карты выполняется обычными методами, например ''plot'' с добавлением параметра ''transform'' если координаты указаны, как долгота и широта в градусах.
+</div><div slide>
+==== Пример карты построенной в cartopy ====
+{{:calc:cartopy_2.png?400|}}
+</div><div slide>
+==== Картографические данные Natural Earth  ====
+Картографические данные ''cartopy'' берет из проекта [[https://www.naturalearthdata.com/|Natural Earth]].
+<sxh python>
+import numpy as np
+import matplotlib.pyplot as plt
+import matplotlib.ticker as mticker
+from cartopy import crs as ccrs
+import cartopy.feature
+#%%
+fig = plt.figure()
+ax = fig.add_subplot(projection=ccrs.PlateCarree())
+ax.set_extent([-6, 3, 38, 48], crs=ccrs.PlateCarree())
+gl = ax.gridlines(draw_labels=True)
+gl.xlocator = mticker.FixedLocator(np.arange(-6.0,3.0,2.0))
+gl.ylocator = mticker.FixedLocator(np.arange(38.0,48.0,2.0))
+resol = '50m' # еще есть '110m' - самая грубая версия и '10m' - самая точная версия
+bodr = cartopy.feature.NaturalEarthFeature(category='cultural',
+    name='admin_0_boundary_lines_land', scale=resol, facecolor='none', alpha=0.7)
+land = cartopy.feature.NaturalEarthFeature('physical', 'land', \
+    scale=resol, edgecolor='k', facecolor=cartopy.feature.COLORS['land'])
+ocean = cartopy.feature.NaturalEarthFeature('physical', 'ocean', \
+    scale=resol, edgecolor='none', facecolor=cartopy.feature.COLORS['water'])
+lakes = cartopy.feature.NaturalEarthFeature('physical', 'lakes', \
+    scale=resol, edgecolor='b', facecolor=cartopy.feature.COLORS['water'])
+rivers = cartopy.feature.NaturalEarthFeature('physical', 'rivers_lake_centerlines', \
+    scale=resol, edgecolor='b', facecolor='none')
+ax.add_feature(land)
+ax.add_feature(ocean)
+ax.add_feature(lakes)
+ax.add_feature(rivers)
+ax.add_feature(bodr, linestyle='--', alpha=1)
+</sxh>
+Какие именно картографические данные доступны см. по ссылке [[https://github.com/nvkelso/natural-earth-vector]] в наборах ''cultural'' и ''physical''. Карты автоматически скачиваются по мере надобности, при этом в консоль выводится предупреждение ''DownloadWarning''.
+</div><div slide>
+==== Пример карты построенной в cartopy ====
+{{:calc:cartopy_3.png?400|}}
+</div><div slide>
+==== Использование Tile-серверов в cartopy ====
+<sxh python>
+from cartopy.io.img_tiles import GoogleWTS, OSM, GoogleTiles
+class ArcGISWSR(GoogleWTS):
+    def _image_url(self, tile):
+        x, y, z = tile
+        return f'https://server.arcgisonline.com/ArcGIS/rest/services/World_Shaded_Relief/MapServer/tile/{z}/{y}/{x}.jpg'
+tiles_provider = OSM()
+#tiles_provider = GoogleTiles()
+#tiles_provider = GoogleTiles()
+plt.figure(figsize=(16, 16))
+ax = plt.axes(projection=tiles_provider.crs)
+ax.set_extent([-6, 3, 38, 48], ccrs.PlateCarree())
+ax.add_image(tiles_provider, 6)
+plt.show()
+</sxh>
+</div><div slide>
+==== Пример карты построенной в cartopy ====
+{{:calc:cartopy_4.png?400|}}
+</div><div slide>
+==== Некоторые приемы работы с cartopy ====
+<sxh python>
+# Скрытие части подписей по осям:
+gridlines = ax.gridlines(draw_labels=True)
+gridlines.top_labels = False
+gridlines.right_labels = False
+# Добавление теплокарты:
+im = ax.imshow(data,  origin='upper', extent =[lon[0], lon[-1], lat[-1], lat[0]], transform=ccrs.PlateCarree(), cmap = cmap)
+fig.colorbar(im, ax=ax)
+#Добавление точки с подписью:
+ax.scatter([50.8667],[61.6667], transform=ccrs.PlateCarree())
+mpl_trans = ccrs.PlateCarree()._as_mpl_transform(ax)
+ax.annotate('SYKTYVKAR',(50.8667,61.6667), xycoords=mpl_trans)
+</sxh>
+</div><div slide>
+==== Построение карт из NetCDF файлов ====
+{{ :calc:yanao_era5_1959-2020.nc | Пример NetCDF файла}}
+<sxh python>
+import netCDF4 as nc
+import numpy as np
+import matplotlib.pyplot as plt
+import matplotlib.ticker as mticker
+from cartopy import crs as ccrs
+# Добавляем encoding если 1. в Windows и  2. в пути к файлу есть русские буквы (и другие символы Unicode)
+ds = nc.Dataset("file.nc", encoding="cp1251")
+print(ds) # обзор структуры NetCDF файла
+data = ds['varname'][57,:,:] # получаем нужный срез нужной переменной
+#Задаем экстент по границам данных в файле
+ax.set_extent([ds['lon'][0], ds['lon'][-1], ds['lat'][0], ds['lat'][-1]], crs=ccrs.PlateCarree())
+</sxh>
+</div>