02 - matlab m_map地学绘图工具基础函数 - m_proj

0. 引言

  上篇简述了m_map中所有函数及其功能，调用m_demo函数展示了m_map内置的15个示例。下面开始正式对各函数进行介绍。本篇介绍m_proj函数，该函数用于初始化投影方式，对绘制地学图件尤为重要。

  地图投影是利用一定数学法则把地球表面的经、纬线转换到平面上的理论和方法。由于地球是一个赤道略宽两极略扁的不规则的梨形球体，故其表面是一个不可展平的曲面，所以运用任何数学方法进行这种转换都会产生误差和变形，为按照不同的需求缩小误差，就产生了各种投影方式。m_map中包含了几乎所有常见的投影方式。

1. 查看所有投影方式

  在Matlab中执行m_proj('set')可以看到m_map支持的所有投影方式，如下：

>> m_proj('set')
     Stereographic 极射赤面投影法
     Orthographic 正射投影
     Azimuthal Equal-area 方位等面积投影
     Azimuthal Equidistant 等距方位投影
     Gnomonic 方位投影
     Satellite 卫星投影
     Albers Equal-Area Conic 圆锥等面积投影
     Lambert Conformal Conic Lambert 圆锥保角投影
     Mercator 墨卡托投影
     Miller Cylindrical  Miller 圆柱投影
     Equidistant Cylindrical 圆柱等距投影
     Cylindrical Equal-Area 等角圆柱投影
     Oblique Mercator 倾斜 Mercator 投影
     Transverse Mercator 横轴 Mercator 投影
     Sinusoidal 正弦曲线投影
     Gall-Peters 高尔-彼得斯投影
     Hammer-Aitoff 埃托夫 (Aitoff) 投影
     Mollweide 伪圆柱等面积投影
     Robinson Robinson 投影
     Kavrayski VII
     UTM 通用横轴 Mercator 投影

  在m_proj('set')后面加上投影名称(proj_name)参数，可以看到每种投影所要输入的参数。由此就可以根据自己需要选择合适的投影方式开始绘图了。

m_proj('set',proj_name)

示例：

>> m_proj('set','Stereographic')
     'Stereographic'                                                            
     <,'lon',center_long>                                               
     <,'lat', center_lat>                                                
     <,'rad', ( degrees | [longitude latitude] ) | 'alt', alt_frac >
     <,'rec', ( 'on' | 'off' | 'circle' )>                                
     <,'rot', degrees CCW>   

3. 各投影方式绘图示例

3.1 极射赤面投影法（Stereographic ）

m_proj('set','Stereographic')
     'Stereographic'                                                            
     <,'lon',center_long>  % 投影中心经纬度                                             
     <,'lat', center_lat>                                                
     <,'rad', ( degrees | [longitude latitude] ) | 'alt', alt_frac >
     <,'rec', ( 'on' | 'off' | 'circle' )>    % 控制将图绘制到                            
     <,'rot', degrees CCW>  

%% 示例代码
close all;clc;clear;
m_proj('stereographic','lon',0,'lat',90,'radius',90); %设置投影中心位置和半径
m_coast('patch','r');
m_grid('linest','-','xticklabels',[],'yticklabels',[]);

Stereographic 投影图示

3.2 Orthographic 正射投影示例

m_proj('set','Orthographic')
     'Orthographic'                                                             
     <,'lon',center_long>                                               
     <,'lat', center_lat>                                                
     <,'rad', ( degrees | [longitude latitude] ) | 'alt', alt_frac >
     <,'rec', ( 'on' | 'off' | 'circle' )>                                
     <,'rot', degrees CCW>      

%% 示例代码
close all;clc;clear;
m_proj('Orthographic','lon',0,'lat',90,'radius',90,'rec','on'); %设置投影中心位置和半径
m_coast('patch','r');
m_grid('linest','-','xticklabels',[],'yticklabels',[]);

3.3 Azimuthal Equal-area 方位等面积投影

m_proj('set','Azimuthal Equal-area')
     'Azimuthal Equal-area'                                                     
     <,'lon',center_long>                                               
     <,'lat', center_lat>                                                
     <,'rad', ( degrees | [longitude latitude] ) | 'alt', alt_frac >
     <,'rec', ( 'on' | 'off' | 'circle' )>                                
     <,'rot', degrees CCW>

%% 示例代码
close all;clc;clear;
m_proj('Azimuthal Equal-area','lon',0,'lat',90,'radius',90,'rec','on'); %设置投影中心位置和半径
m_coast('patch','r');
m_grid('linest','-','xticklabels',[],'yticklabels',[]);

3.4 Azimuthal Equidistant 等距方位投影

m_proj('set','Azimuthal Equidistant')
     'Azimuthal Equidistant'                                                    
     <,'lon',center_long>                                               
     <,'lat', center_lat>                                                
     <,'rad', ( degrees | [longitude latitude] ) | 'alt', alt_frac >
     <,'rec', ( 'on' | 'off' | 'circle' )>                                
     <,'rot', degrees CCW>   

%% 示例代码
close all;clc;clear;
m_proj('Azimuthal Equidistant','lon',0,'lat',90,'radius',90,'rec','on'); %设置投影中心位置和半径
m_coast('patch','r');
m_grid('linest','-','xticklabels',[],'yticklabels',[]);

3.5 Gnomonic 方位投影

 m_proj('set','Gnomonic')
     'Gnomonic'                                                                 
     <,'lon',center_long>                                               
     <,'lat', center_lat>                                                
     <,'rad', ( degrees | [longitude latitude] ) | 'alt', alt_frac >
     <,'rec', ( 'on' | 'off' | 'circle' )>                                
     <,'rot', degrees CCW>   

%% 示例代码
close all;clc;clear;
m_proj('Gnomonic','lon',0,'lat',90,'radius',90,'rec','on'); %设置投影中心位置和半径
m_coast('patch','r');
m_grid('linest','-','xticklabels',[],'yticklabels',[]);

3.6 Satellite 卫星投影

m_proj('set','Satellite')
     'Satellite'                                                                
     <,'lon',center_long>                                               
     <,'lat', center_lat>                                                
     <,'rad', ( degrees | [longitude latitude] ) | 'alt', alt_frac >
     <,'rec', ( 'on' | 'off' | 'circle' )>                                
     <,'rot', degrees CCW>   

%% 示例代码
close all;clc;clear;
m_proj('Satellite','lon',0,'lat',90,'radius',90,'rec','off'); %设置投影中心位置和半径
m_coast('patch','r');
m_grid('linest','-','xticklabels',[],'yticklabels',[]);

3.7 Albers Equal-Area Conic 圆锥等面积投影

m_proj('set','Albers Equal-Area Conic')
     'Albers Equal-Area Conic'       
     <,'lon',[min max]>      
     <,'lat',[min max]>       
     <,'clo',value>         
     <,'par',[lat1 lat2]>    
     <,'rec', ( 'on' | 'off' )>
     <,'ell', one of         
         normal                      
         sphere                      
          grs80                      
          grs67                      
          wgs84                      
          wgs72                      
          wgs66                      
          wgs60                      
         clrk66                      
         clrk80                      
         intl24                      
         intl67                      
                               >     
     <,'ori', [long lat]>    

%% 示例代码
close all;clc;clear;
m_proj('albers equal-area','lat',[40 60],'long',[-90 -50],'rect','on','ell','wgs84'); % 输入经纬度范围、
m_coast('patch','r');
m_grid('linest','-','xticklabels',[],'yticklabels',[]);

3.8 Lambert Conformal Conic Lambert 圆锥保角投影

m_proj('set','Lambert Conformal Conic')
     'Lambert Conformal Conic'       
     <,'lon',[min max]>      
     <,'lat',[min max]>       
     <,'clo',value>         
     <,'par',[lat1 lat2]>    
     <,'rec', ( 'on' | 'off' )>
     <,'ell', one of         
         normal                      
         sphere                      
          grs80                      
          grs67                      
          wgs84                      
          wgs72                      
          wgs66                      
          wgs60                      
         clrk66                      
         clrk80                      
         intl24                      
         intl67        

%% 示例代码
close all;clc;clear;
m_proj('lambert','lon',[-10 20],'lat',[33 48]); 
[CS,CH]=m_etopo2('contourf',[-5000:500:0 250:250:3000],'edgecolor','none');
 m_grid('linestyle','none','tickdir','out','linewidth',3);

colormap([ m_colmap('blues',80); m_colmap('gland',48)]);
brighten(.5);

ax=m_contfbar(1,[.5 .8],CS,CH);
title(ax,{'Level/m',''}); % Move up by inserting a blank line

3.9 Mercator 墨卡托投影

m_proj('set','Mercator')
     'Mercator'                            
     <,'lon',( [min max] | center)>
     <,'lat',( maxlat | [min max]>  
     <,'sph', one of                  
         normal                            
         sphere                            
          grs80                            
          grs67                            
          wgs84                            
          wgs72                            
          wgs66                            
          wgs60                            
         clrk66                            
         clrk80                            
         intl24                            
         intl67    

%% 示例代码
close all;clc;clear;
m_proj('Mercator','lon',[-180 180],'lat',[-80 80]); % 输入经纬度范围
m_coast('patch','r');
m_grid('linest','-','xticklabels',[],'yticklabels',[]);

3.10 Miller Cylindrical Miller 圆柱投影

m_proj('set','Miller Cylindrical')
     'Miller Cylindrical'                  
     <,'lon',( [min max] | center)>
     <,'lat',( maxlat | [min max]>  
     <,'sph', one of                  
         normal                            
         sphere                            
          grs80                            
          grs67                            
          wgs84                            
          wgs72                            
          wgs66                            
          wgs60                            
         clrk66                            
         clrk80                            
         intl24                            
         intl67   

%% 示例代码
close all;clc;clear;
m_proj('miller','lat',[-77 77]); % 输入经纬度范围
m_coast('patch','r');
m_grid('linest','-','xticklabels',[],'yticklabels',[]);

3.11 Equidistant Cylindrical 圆柱等距投影

m_proj('set','Equidistant Cylindrical')
     'Equidistant Cylindrical'             
     <,'lon',( [min max] | center)>
     <,'lat',( maxlat | [min max]>  
     <,'sph', one of                  
         normal                            
         sphere                            
          grs80                            
          grs67                            
          wgs84                            
          wgs72                            
          wgs66                            
          wgs60                            
         clrk66                            
         clrk80                            
         intl24                            
         intl67

%% 示例代码
close all;clc;clear;
m_proj('equidistant Cylindrical','lon',[-180 180],'lat',[-77 77]); % 输入经纬度范围
m_coast('patch','r');
m_grid('linest','-','xticklabels',[],'yticklabels',[]);

3.12 Cylindrical Equal-Area 等角圆柱投影

m_proj('set','Cylindrical Equal-Area')
     'Cylindrical Equal-Area'              
     <,'lon',( [min max] | center)>
     <,'lat',( maxlat | [min max]>  
     <,'sph', one of                  
         normal                            
         sphere                            
          grs80                            
          grs67                            
          wgs84                            
          wgs72                            
          wgs66                            
          wgs60                            
         clrk66                            
         clrk80                            
         intl24                            
         intl67

%% 示例代码
close all;clc;clear;
m_proj('Cylindrical Equal-Area','lon',[-180 180],'lat',[-77 77]); % 输入经纬度范围
m_coast('patch','r');
m_grid('linest','-','xticklabels',[],'yticklabels',[]);

3.13 Oblique Mercator 倾斜 Mercator 投影

 m_proj('set','Oblique Mercator')
     'Oblique Mercator'                           
     <,'lon',[value1 value2]>             
     <,'lat',[value1 value2]>              
     <,'asp',value>                          
     <,'dir',( 'horizontal' | 'vertical' )

%% 示例代码
close all;clc;clear;
m_proj('Oblique Mercator','lat',[56 30],'lon',[-132 -120],'aspect',.8); % 输入经纬度范围
m_coast('patch','r');
m_grid('linest','-','xticklabels',[],'yticklabels',[]);

3.14 Transverse Mercator 横轴 Mercator 投影

m_proj('set','Transverse Mercator')
     'Transverse Mercator'           
     <,'lon',[min max]>      
     <,'lat',[min max]>       
     <,'clo',value>         
     <,'rec', ( 'on' | 'off' )>

%% 示例代码
close all;clc;clear;
m_proj('Transverse Mercator','lat',[20 70],'lon',[-132 -60],'rec','on'); % 输入经纬度范围
m_coast('patch','r');
m_grid('linest','-','xticklabels',[],'yticklabels',[]);

3.15 Sinusoidal 正弦曲线投影

m_proj('set','Sinusoidal')
     'Sinusoidal'                    
     <,'lon',[min max]>      
     <,'lat',[min max]>       
     <,'clo',value>         
     <,'rec', ( 'on' | 'off' )>

%% 示例代码
close all;clc;clear;
m_proj('Sinusoidal','lat',[20 70],'lon',[-132 -60],'rec','on'); % 输入经纬度范围
m_coast('patch','r');
m_grid('linest','-','xticklabels',[],'yticklabels',[]);

3.16 Gall-Peters 高尔-彼得斯投影

m_proj('set','Gall-Peters')
     'Gall-Peters'                   
     <,'lon',[min max]>      
     <,'lat',[min max]>       
     <,'clo',value>         
     <,'rec', ( 'on' | 'off' )>

%% 示例代码
close all;clc;clear;
m_proj('Gall-Peters','lat',[20 70],'lon',[-132 -60],'rec','on'); % 输入经纬度范围
m_coast('patch','r');
m_grid('linest','-','xticklabels',[],'yticklabels',[]);

3.17 Hammer-Aitoff 埃托夫 (Aitoff) 投影

m_proj('set','Hammer-Aitoff')
     'Hammer-Aitoff'                 
     <,'lon',[min max]>      
     <,'lat',[min max]>       
     <,'clo',value>         
     <,'rec', ( 'on' | 'off' )>

%% 示例代码
close all;clc;clear;
m_proj('Hammer-Aitoff','lat',[20 70],'lon',[-132 -60],'rec','off'); % 输入经纬度范围
m_coast('patch','r');
m_grid('linest','-','xticklabels',[],'yticklabels',[]);

3.18 Mollweide 伪圆柱等面积投影

m_proj('set','Mollweide')
     'Mollweide'                     
     <,'lon',[min max]>      
     <,'lat',[min max]>       
     <,'clo',value>         
     <,'rec', ( 'on' | 'off' )>

%% 示例代码
close all;clc;clear;
m_proj('Mollweide','lat',[20 70],'lon',[-132 -60],'rec','off'); % 输入经纬度范围
m_coast('patch','r');
m_grid('linest','-','xticklabels',[],'yticklabels',[]);

3.19 Robinson Robinson 投影

m_proj('set','Robinson')
     'Robinson'                      
     <,'lon',[min max]>      
     <,'lat',[min max]>       
     <,'clo',value>         
     <,'rec', ( 'on' | 'off' )>

%% 示例代码
close all;clc;clear;
m_proj('Robinson','lat',[20 70],'lon',[-132 -60],'rec','off'); % 输入经纬度范围
m_coast('patch','r');
m_grid('linest','-','xticklabels',[],'yticklabels',[]);

3.20 Kavrayski VII

m_proj('set','Kavrayski VII')
     'Kavrayski VII'                 
     <,'lon',[min max]>      
     <,'lat',[min max]>       
     <,'clo',value>         
     <,'rec', ( 'on' | 'off' )>

%% 示例代码
close all;clc;clear;
m_proj('Kavrayski VII','lat',[20 70],'lon',[-132 -60],'rec','off'); % 输入经纬度范围
m_coast('patch','r');
m_grid('linest','-','xticklabels',[],'yticklabels',[]);

3.21 UTM 通用横轴 Mercator 投影

m_proj('set','UTM')
     'UTM'                            
     <,'lon',[min max]>       
     <,'lat',[min max]>        
     <,'zon',value>                
     <,'hem',[1|0] (0 for N)>
     <,'ell', one of          
         normal                       
         sphere                       
          grs80                       
          grs67                       
          wgs84                       
          wgs72                       
          wgs66                       
          wgs60                       
         clrk66                       
         clrk80                       
         intl24                       
         intl67                       
                               >      
     <,'rec', ( 'on' | 'off' )>

%% 示例代码
close all;clc;clear;
m_proj('utm','ellipse','grs80','zone',45,'lat',[10 60],'long',[10 160]); % 输入经纬度范围
m_coast('patch','r');
m_grid('linest','-','xticklabels',[],'yticklabels',[]);

4. 结语

  本篇把m_map中所有投影方式都做了简单案例，有些参数没有进行尝试，在使用某种投影绘图前可以借助本篇的简单案例进行参数验证，或有助于绘制比较漂亮的图示。

😜
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