如何配置Cartopy使其WMTS请求使用本地缓存？

Cartopy的add_wmts方法基于WMTSRasterSource实现，文档说明它支持重复请求的缓存机制，源码也显示会先检查本地缓存再发起请求。但实际结合Matplotlib绘制地图时，重复运行代码仍会产生网络流量、重复下载WMTS影像。用户调整地图非影像相关内容时，希望避免重复下载（防止被限流或封禁），且已设置cartopy.config['data_dir']为默认位置，该目录下已有SRTM高程数据、Natural Earth数据等缓存。示例代码如下：

import cartopy.crs as ccrs
import matplotlib.pyplot as plt

plt.figure()
ax = plt.subplot(1,1,1,projection=ccrs.Mercator())
ax.set_extent([-122.55, -122, 37.4, 37.85], crs=ccrs.PlateCarree())
ax.add_wmts('https://basemap.nationalmap.gov/arcgis/rest/services/USGSImageryOnly/MapServer/WMTS/1.0.0/WMTSCapabilities.xml', layer_name='USGSImageryOnly')
plt.show()

以下是让Cartopy正确使用本地缓存的几种方法：

• 检查WMTS缓存路径
  Cartopy默认会把WMTS缓存存在cartopy.config['data_dir']/wmts目录下。先确认这个目录是否存在，首次运行代码后有没有生成对应图层的缓存文件。如果路径不对，可手动指定缓存目录：

import cartopy.config
# 替换成你想要的缓存路径
cartopy.config['wmts_cache_dir'] = '/your/custom/cache/path/wmts'

• 强制跳过服务器缓存校验
  有些WMTS服务器会返回缓存校验头（比如Cache-Control、ETag），导致Cartopy每次都去服务器验证缓存是否有效，进而重新下载。可以自定义下载器，强制优先使用本地缓存：

import os
import cartopy.io.wmts
from cartopy.io import Downloader

class CachingWMTSDownloader(Downloader):
    def acquire_resource(self, target_path, request):
        # 本地文件存在就直接返回，不发起请求
        if os.path.exists(target_path):
            return target_path
        # 文件不存在时再调用原方法下载
        return super().acquire_resource(target_path, request)

# 把自定义下载器注册给WMTSRasterSource
cartopy.io.wmts.WMTSRasterSource.downloader = CachingWMTSDownloader()

把这段代码放在调用add_wmts之前，首次下载完成后，后续运行就会直接读取本地缓存。

• 确保请求参数完全一致
  如果重复运行时地图的范围（extent）、投影（projection）或者缩放级别变了，Cartopy会请求新的瓦片，这属于正常情况。如果只是调整标注、线条这类非影像内容，一定要保证这些核心参数和第一次完全一致，才能命中缓存。

• 手动预下载瓦片（适合固定场景）
  要是上面的方法都不管用，可以先一次性把需要的瓦片下载到本地，然后搭建一个简易的本地WMTS服务指向这些文件。不过这种方法需要提前整理瓦片的存储结构，更适合固定区域的地图绘制场景。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Dan