Python中使用Cartopy绘制地图框架内直线的问题

问题根源 #

1. Mercator投影的曲线问题：
   使用transform=ccrs.Geodetic()时，Cartopy会按球面上的大圆航线连接经纬度点，导致矩形边变成曲线，而非预期的直线。
2. PlateCarree投影的截断问题：
   设置的set_extent纬度上限为70，但绘制的矩形顶部纬度是73，超出显示范围，导致线条被截断，显示异常。

正确代码示例 #

示例1：Mercator投影下绘制直线框架 #

将transform改为ccrs.PlateCarree()，并调整extent包含整个矩形：

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

fig, ax1 = plt.subplots(1, 1, subplot_kw={'projection': ccrs.Mercator()}, figsize=(7,7))
# 扩展纬度范围以容纳矩形顶部的73°N
ax1.set_extent([-50.0, 45.0, 30.0, 75.0])
ax1.coastlines('50m', color='black')
# 用PlateCarree作为输入坐标系，经纬度转换为投影坐标后直线连接
ax1.plot([-19, 40, 40, -19, -19], [35, 35, 73, 73, 35],
         color='blue', linewidth=2.5,
         transform=ccrs.PlateCarree())
plt.show()

示例2：PlateCarree投影下正常显示矩形 #

仅需调整extent的纬度上限，确保矩形完全在显示范围内：

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

fig, ax1 = plt.subplots(1, 1, subplot_kw={'projection': ccrs.PlateCarree()}, figsize=(7,7))
# 调整纬度范围至75°N，覆盖矩形的73°N顶部
ax1.set_extent([-50.0, 45.0, 30.0, 75.0])
ax1.coastlines('50m', color='black')
# PlateCarree投影下默认输入坐标系一致，直接绘制直线
ax1.plot([-19, 40, 40, -19, -19], [35, 35, 73, 73, 35],
         color='blue', linewidth=2.5, label='Z500')
plt.legend()
plt.show()

核心注意事项 #

• transform参数定义的是输入坐标的坐标系，不是地图的投影坐标系。要绘制经纬度定义的直线框架，需用ccrs.PlateCarree()作为输入坐标系，而非ccrs.Geodetic()（后者会生成大圆曲线）。
• set_extent的范围必须完全覆盖你要绘制的图形，否则会出现线条截断的异常。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者lola