如何在Matplotlib中叠加两张图像并使用不同colormap？

要实现科学论文中常见的双图叠加效果（比如海拔+起火时间），核心是通过两次imshow调用分别绘制图层，配合透明度和自定义色阶来实现。以下是具体实现步骤和代码示例：

核心步骤 #

• 用imshow绘制底层基础数据（如海拔），选择灰色系色阶
• 再次调用imshow绘制上层目标数据（如起火时间），选择橙色系色阶，并设置合适的透明度alpha
• 为两个图层分别添加色条，确保图例清晰

完整代码示例 #

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

# 1. 生成模拟数据（替换为你的真实数据）
# 海拔数据：100x100网格，范围0-2000米
elevation = np.random.randint(0, 2000, size=(100, 100))
# 起火时间数据：仅30%区域有值，范围1-24小时，空值用NaN填充
fire_time = np.full_like(elevation, np.nan)
fire_mask = np.random.rand(100, 100) > 0.7
fire_time[fire_mask] = np.random.randint(1, 24, size=fire_mask.sum())

# 2. 创建画布和轴对象
fig, ax = plt.subplots(figsize=(8, 6))

# 3. 绘制底层海拔图（灰色系色阶）
im_elev = ax.imshow(elevation, cmap='Greys', extent=[0, 100, 0, 100])

# 4. 绘制上层起火时间图（橙色系色阶，设置透明度）
im_fire = ax.imshow(fire_time, cmap='Oranges', alpha=0.6, 
                    extent=[0, 100, 0, 100], vmin=1, vmax=24)

# 5. 添加色条并设置标签
# 海拔色条
cbar_elev = plt.colorbar(im_elev, ax=ax, fraction=0.046, pad=0.04)
cbar_elev.set_label('海拔 (m)')

# 起火时间色条
cbar_fire = plt.colorbar(im_fire, ax=ax, fraction=0.046, pad=0.04)
cbar_fire.set_label('起火时间 (小时)')

# 6. 调整布局并显示
plt.tight_layout()
plt.show()

关键细节说明 #

• 透明度调整：alpha参数建议设置在0.4-0.8之间，既能保留底层数据的可见性，又能突出上层数据
• 色阶选择：灰色系可选Greys、gray，橙色系可选Oranges、OrRd；如果需要自定义色阶，可使用matplotlib.colors.LinearSegmentedColormap
• 数据对齐：确保两个图层的extent（坐标范围）完全一致，避免图层错位；如果使用地理坐标，可配合地理绘图库处理
• 空值处理：用np.nan填充上层数据的空值区域，imshow会自动跳过这些区域，让底层数据自然透出

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Mohamad Marjani