MATLAB绘图基础12:地理信息可视化

参考书:《 M A T L A B {\rm MATLAB} MATLAB与学术图表绘制》(关东升)。



12.地理信息可视化
12.1 地理散点图
  • 地理散点图用于可视化地理坐标点分布的图形,适用于在地图上显示离散地理坐标点,每个点可以代表不同的实体、地点或其他类型的观测值;

  • 地理散点图常用于标记地理位置、研究地理分布、城市规划、地理统计等领域;

  • 地理散点图基本绘制过程:

    matlab 复制代码
    % ch12_01.m
    clear;
    clc;
    
    % 1.创建模拟地理坐标数据;
    longitude = [12.0023, 30.9509, 20.0091, 40.9998, 50.1982];
    latitude = [-12.0091, -30.9982, -20.8901, -23.9910, -32.0213];
    cities = {'城市1', '城市2', '城市3', '城市4', '城市5'};
    
    % 2.创建地理散点图;
    figure;
    ax = usamap('conus');
    setm(ax, 'FFaceColor', [0.9 0.9 0.9]);          % 设置地图背景颜色
    
    % 3.添加地理底图;
    geoshow('landareas.shp', 'DisplayType', 'polygon', 'facecolor', [0.6 0.6 0.6]);
    hold off;
    
    geoscatter(latitude, longitude, 'r', 'filled');
    
    % 4.使用text函数添加城市名称标签
    for i = 1:numel(cities)
        text(latitude(i), longitude(i), cities{i}, 'VerticalAlignment', 'bottom', 'HorizontalAlignment', 'left');
    end
    
    % 5.生成高质量图像;
    dpi = 600;
    imagePath = 'D:\自动控制理论\MATLAB绘图\Images\ch12_01.png';
    print(imagePath, '-dpng', ['-r', num2str(dpi)]);
12.2 地理密度图
  • 地理密度图用于显示地理空间上的数据点的密度分布,通常用于表示在特定地理区域内的数据点的集中程度;

  • 地理密度图可以帮助用户识别地理上的热点区域或稀疏区域;

  • 地理密度图绘制基本过程:

    matlab 复制代码
    % ch12_02.m
    clear;
    clc;
    
    % 1.创建模拟地理坐标数据;
    longitude = [12.0023, 30.9509, 20.0091, 40.9998, 50.1982];
    latitude = [-12.0091, -30.9982, -20.8901, -23.9910, -32.0213];
    cities = {'城市1', '城市2', '城市3', '城市4', '城市5'};
    population = [898982, 569871, 345878, 568970, 498378];
    
    % 2.创建地理密度图;
    figure;
    ax = usamap('conus');
    setm(ax, 'FFaceColor', [0.9 0.9 0.9]);          % 设置地图背景颜色
    
    % 3.添加地理底图;
    geoshow('landareas.shp', 'DisplayType', 'polygon', 'facecolor', [0.6 0.6 0.6]);
    hold off;
    
    geodensityplot(latitude, longitude, population, 'FaceColor', 'interp');
    
    % 4.标题、颜色栏等信息;
    colormap(autumn);
    c = colorbar;
    c.Label.String = '人口密度';
    title('城市人口地理密度图');
12.3 地理线图
  • 地理线图常用于可视化连接地理位置的线条或路径,可用 g e o p l o t 、 g e o s h o w 、 p l o t m {\rm geoplot、geoshow、plotm} geoplot、geoshow、plotm函数创建地理线图;

  • 地理线图基本绘制过程:

    matlab 复制代码
    % ch12_03.m
    clear;
    clc;
    
    % 1.创建模拟地理坐标数据;
    longitude = [12.0023, 30.9509, 20.0091, 40.9998, 50.1982];
    latitude = [-12.0091, -30.9982, -20.8901, -23.9910, -32.0213];
    
    % 2.创建地理线图;
    figure;
    ax = usamap('conus');
    setm(ax, 'FFaceColor', [0.9 0.9 0.9]);          % 设置地图背景颜色
    
    % 3.添加地理底图;
    geoshow('landareas.shp', 'DisplayType', 'polygon', 'Facecolor', [0.6 0.6 0.6]);
    hold off;
    geoplot(latitude, longitude, 'b', 'LineWidth', 2, 'Color', [0 0 1 0.5]);
    
    % 4.标题;
    title('城市间地理线图');
    
    % 5.生成高质量图像;
    dpi = 600;
    imagePath = 'D:\自动控制理论\MATLAB绘图\Images\ch12_03.png';
    print(imagePath, '-dpng', ['-r', num2str(dpi)]);
12.4 地理气泡图
  • 地理气泡图常用于显示地理位置相关的数据,地理气泡图将地理位置数据以气泡的形式标记在地图上,每个气泡的大小、颜色或透明度常代表与该地理位置相关联的数据属性;

  • 地理气泡图基本绘制过程:

    matlab 复制代码
    % ch12_04.m
    clear;
    clc;
    
    % 1.创建模拟地理坐标数据;
    longitude = [12.0023, 30.9509, 20.0091, 40.9998, 50.1982];
    latitude = [-12.0091, -30.9982, -20.8901, -23.9910, -32.0213];
    cities = categorical(["城市1", "城市2", "城市3", "城市4", "城市5"]);
    population = [898982, 569871, 345878, 568970, 498378];
    
    % 2.创建地理气泡图;
    figure;
    geobubble(latitude, longitude, population, cities);
    
    % 3.标题;
    title('城市人口分布地理气泡图');
12.5 等高线图
  • 等高线图通过等高线线条表示数据的等值线,等高线图用于显示地形、地势、气象数据、温度分布、电磁场等数据;

  • 等高线图基本绘制过程:

    matlab 复制代码
    % ch12_05.m
    clear;
    clc;
    
    % 1.生成坐标数据矩阵;
    [X, Y] = meshgrid(-3:0.1:3);
    Z = X.*exp(-X.^2 - Y.^2);
    
    % 2.绘制等高线图;
    contour(X, Y, Z, 50);
    
    % 3.标题、标签;
    xlabel('X');
    ylabel('Y');
    title('等高线图');
    
    % 4.生成高质量图像;
    dpi = 600;
    imagePath = 'D:\自动控制理论\MATLAB绘图\Images\ch12_05.png';
    print(imagePath, '-dpng', ['-r', num2str(dpi)]);
  • 模拟火山地形图的等高线图绘制:

    matlab 复制代码
    % ch12_06.m
    clear;
    clc;
    
    % 1.读取CSV文件并创建表格
    data = readtable('ch12_06.csv');
    
    % 2.从表格中提取数值数据并转化为双精度矩阵
    volcano = table2array(data);
    
    % 3.颜色映射
    colormap(parula);
    
    % 4.创建等值线图
    contourLevels  = 20;
    contour(volcano, contourLevels , 'ShowText', 'on');
    colorbar;
    
    
    % 5.标签、标题;
    xlabel('X');
    ylabel('Y');
    title('火山地形图');
    
    % 6.生成高质量图像;
    dpi = 600;
    imagePath = 'D:\自动控制理论\MATLAB绘图\Images\ch12_06.png';
    print(imagePath, '-dpng', ['-r', num2str(dpi)]);
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