MATLAB绘图基础12：地理信息可视化

参考书：《$\mathrm{MATLAB}$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：

  % 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：

  % 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$\mathrm{geoplot}、\mathrm{geoshow}、\mathrm{plotm}$函数创建地理线图；

• 地理线图基本绘制过程：

  % 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：

  % 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：

  % 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：

  % 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)]);