Matlab下地形图绘图包m_map安装与使用
〇、引言
m_map是Matlab下用于绘制地图（地形图）的工具箱，和GMT有些相似。
1. 文档
m_map官网：https://www.eoas.ubc.ca/~rich/mapug.html
用法可以参考百度文库中的官网翻译版：M_Map1.4用户指南
https://wenku.baidu.com/view/32b9c4c8d4d8d15abf234e06.html
也可以参考CSDN这位老兄的翻译版：m_map中文文档
https://blog.csdn.net/good_learner_1/article/details/88767974?utm_medium=distribute.pc_relevant.none-task-blog-baidujs_baidulandingword-3&spm=1001.2101.3001.4242
2. 推荐教程
再推荐本人写的几个详细教程：
- m_map绘制晕渲（shaded relief）地形图
- m_map绘图包绘制高分辨率海岸线、国界线与河流
- m_map绘图之添加线段比例尺函数m_ruler
- m_map如何绘制矩形等距投影图
- m_map绘制点、线
- m_map绘图添加遥感图片
- m_map导入本地地形数据
- m_map绘制多波束数据
一、官网绘图展示
二、下载与安装
1. 下载
进入m_map官网：https://www.eoas.ubc.ca/~rich/mapug.html
下载tar压缩文件或者zip压缩文件。
2. 安装
将m_map工具包解压后放在matlab的toolbox中，添加路径即可。
对matlab不了解的话，可参考：M_Map绘图笔记——安装（一）
https://blog.csdn.net/wokaowokaowokao12345/article/details/88354118
三、高分辨率地形与海岸线数据加载
m_map自带的底图数据分辨率只有1°，较低，在绘制区域地形图时分辨率无法满足要求，需要额外加载高分辨率的地形数据。如下：
1. 高分辨率海岸线数据文件下载
- 从NOAA官网下载1分（1’）分辨率的海岸线数据：
https://www.ngdc.noaa.gov/mgg/shorelines/gshhs.html
- 下载二进制（bin）格式的zip压缩文件：
2. 高分辨率地形数据文件下载
- 从NOAA官网下载1分（1’）分辨率的地形数据
https://www.ngdc.noaa.gov/mgg/global/relief/ETOPO1/data/ice_surface/grid_registered/binary/
- 有32位浮点型（4字节），即f4，和16位整型（2字节），即i2两种格式。推荐选第二种：i2。
3. 数据解压
- 下载好这两个数据后分别解压，建议放在matlab的安装目录下，我在matlab的安装目录下新建了一个
work文件夹，再把下载的m_map文件解压后放在work目录下。然后，在m_map目录下建立了etopo1和coastline文件夹（文件名随便起），本别放置地形数据和海岸线数据。
4. 路径设置
然后需要设置二者（1分的地形与海岸线数据）的路径，才可以自动调用。打开以下m文件m_etopo2.m：
把其中的
PATHNAME='/ocean/rich/more/mmapbase/etopo1/';
改成自己的地形数据放置路径，比如我的是/m_map/etopo1/：
PATHNAME='D:/install/MATLAB2019a/work/m_map/etopo1/';
这样，地形数据路径就设置好了。
同理，打开m_gshhs.m，将路径改为自己的海岸线数据放置路径，比如我的是/m_map/coastline/：
FILNAME='D:/install/MATLAB2019a/work/m_map/coastline/';
到此安装就大功告成！！！
四、用法
1. 设置投影方式
m_proj(‘mercator’);
2. 查看投影方式类别
m_proj(‘set’);
3. 如何选择投影方式
全球：
m_proj(‘mercator’);
m_proj(‘miller’);
m_proj(‘hammer’);
m_proj(‘Mollweide’);
国家：
m_proj(‘robinson’);
纬度跨度大，经度跨度小：
m_proj(‘sinusoidal’);
m_proj(‘Mollweide’);
小区域（如地中海，中国）：
m_proj(‘conic’);
极地：
m_proj(‘stereographic’);
4. 网格与轴设置
m_grid是关于绘制网格线和边框的设置。
查看功能参数：
m_grid get;
或者
m_grid(‘get’);
几个常用参数：
box是边框设置：on有，off无，fancy为黑白框
xtick：轴显示刻度线数
xticklabels：[数组]显示特定的标签
xlabeldir: 标签显示方向：middle正常横向，end竖向，ytickdir与之相反
ticklen：刻度线长度或者黑白框宽度
tickdir：刻度线方向。对于fancy来说in表示黑白框out表示线条框
tickstyle：坐标带不带NSEW方向color边框颜色
gridcolor：网格线颜色
backgroundcolor：背景色
linewidth：线宽
fontsize：轴字号
fontname ：轴字体
zaxislocation：轴位置
linest：网格线型，有-- -. : - 四种
5. 添加海岸线、国界线与河流
打开函数文件可以查看说明:
help m_gshhs
摘取如下：
% RES: A one-char string (optionally 2 or 3)
%
% First char: resolution - one of
% 'c' crude
% 'l' low
% 'i' intermediate
% 'h' high
% 'f' full
%
% Second char: type - one of
% 'c' GSHHS coastline (default)
% 'b' WDB Border
% 'r' WDB River
%
% Third char - if 2nd char is 'b':
% '1' Country borders
% '2' State/Province and Country borders
% - if 2nd char is 'r': '1','2','3','4'
% add successively more tributaries
c、b、r分别表示海岸线，国界线与河流
c、l、i、h、f 分别表示粗糙/低/中/高/满分辨率
具体使用时，c/b/r与 c/l/i/h/f 二者组合使用
例子：
m_gshhs('lc','patch','k'); % 低分辨率海岸线，陆地填充：黑色
m_gshhs('ib’,’color','k'); % 中分辨率国界线，黑色
m_gshhs('fr','color','b'); % 满分辨率河流，蓝色
当添加国界线b时，可以选择第三个参数进一步显示省界/州界：1表示国界，2表示省界/州界。
同理，当添加河流r时，可以选择第三个参数进一步显示河流分支：1, 2, 3, 4分别为更加细化的河流分支。
6. 绘制各种类型的图形
m_plot(LONG,LAT,...line properties)
m_line(LONG,LAT,...line properties) % 线条
m_text(LONG,LAT,‘string’) % 文本
m_quiver(LONG,LAT,U,V,S) % 矢量箭头
m_patch(LONG,LAT,..patch properties) % 色块
m_annotation(‘line’,LON,LAT) % 注释
m_contour(LONG,LAT,VALUES) % 等值线
m_contourf(LONG,LAT,VALUES) % 等值线填充
m_image(LON,LAT,DATA) % 影像
m_pcolor(LON,LAT,DATA) % 色块
[IM,X,Y]=m_image(LON,LAT,DATA); % 将经纬度坐标转为XY坐标
m_shadedrelief(X,Y,IM,'coords','map’) % 地形渲染
m_etopo2(OPTION) % 画地形图
m_elev(OPTION) % 生成高程数据
m_ruler([.5 .8],.9,'tickdir','out','ticklen',[.007 .007]); % 添加距离比例尺
m_northarrow(-123-4.5/60,49+19.5/60,1/60,'type',4,'aspect',1.5); % 添加指北针
五、例子
5.1 本人写的例子
- m_map绘制晕渲（shaded relief）地形图
- m_map绘图包绘制高分辨率海岸线、国界线与河流
- m_map绘图之添加线段比例尺函数m_ruler
- m_map如何绘制矩形等距投影图
- m_map绘制点、线
- m_map绘图添加遥感图片
- m_map导入本地地形数据
- m_map绘制多波束数据
5.2 官网例子
下面看几个官网例子。
例1：One Ocean Projection
m_proj('azimuthal equal-area','radius',156,'lat',-46,'long',-95,'rot',30);
ax1=subplot(2,2,1,'align');
m_coast('patch','r');
m_grid('xticklabel',[],'yticklabel',[],'linestyle','-','ytick',[-60:30:60]);
ax2=subplot(2,2,2,'align');
m_elev('contourf',[-7000:1000:0 500:500:3000],'edgecolor','none');
colormap(ax2,[m_colmap('blues',70);m_colmap('gland',30)]);
caxis(ax2,[-7000 3000]);
m_grid('xticklabel',[],'yticklabel',[],'linestyle','-','ytick',[-60:30:60]);
ax3=subplot(2,2,3,'align');
colormap(ax3,[m_colmap('blues',70);m_colmap('gland',30)]);
caxis(ax3,[-7000 3000]);
m_elev('image');
m_grid('xticklabel',[],'yticklabel',[],'linestyle','-','ytick',[-60:30:60]);
ax4=subplot(2,2,4,'align');
colormap(ax4,[m_colmap('blues')]);
caxis(ax4,[-8000 000]);
m_elev('shadedrelief','gradient',.5);
m_coast('patch',[.7 .7 .7],'edgecolor','none');
m_grid('xticklabel',[],'yticklabel',[],'linestyle','-','ytick',[-60:30:60]);
ha = axes('Position',[0 0 1 1],'Xlim',[0 1],'Ylim',[0 1],'Box','off',...
'Visible','off','Units','normalized', 'clipping' , 'off');
text(0.5, 0.98,'This projection shows all oceans connected to each other',...
'horiz','center','fontsize',20);
例2：Bathymetry
load /ocean/rich/home/dens14/VENTS
lp=load('/ocean/rich/home/dens14/Linep_201402');
m_proj('lambert','long',[-160 -115],'lat',[32 60]);
[CS,CH]=m_etopo2('contourf',[-7000:1000:-1000 -500 -200 0 ],'edgecolor','none');
m_gshhs_f('patch',[.7 .7 .7],'edgecolor','none');
h1=m_line(vents.lon,vents.lat,'marker','s','color',[0 .5 0],...
'linest','none','markerfacecolor','w','clip','point');
h2=m_line(lp.POS(:,2),lp.POS(:,1),'marker','o','color','r','linewi',2,...
'linest','none','markersize',8,'markerfacecolor','w');
m_grid('linest','none','tickdir','out','box','fancy','fontsize',16);
legend([h1(1),h2(1)],'Known Hydrothermal vents','Line-P Stations','location','southwest');
colormap(m_colmap('blues'));
caxis([-7000 000]);
[ax,h]=m_contfbar([.55 .75],.8,CS,CH,'endpiece','no','axfrac',.05);
title(ax,'meters')
set(gcf,'color','w'); % otherwise 'print' turns lakes black
例3：Shaded Relief (Example 1)
m_proj('lambert','lat',[5 24],'long',[105 125]);
set(gcf,'color','w') % Set background colour before m_image call
caxis([-6000 0]);
colormap(flipud([flipud(m_colmap('blues',10));m_colmap('jet',118)]));
m_etopo2('shadedrelief','gradient',3);
m_gshhs_i('patch',[.8 .8 .8]);
m_grid('box','fancy');
ax=m_contfbar(.97,[.5 .9],[-6000 0],[-6000:100:000],'edgecolor','none','endpiece','no');
xlabel(ax,'meters','color','k');
例4：Shaded Relief (Example 2)
- 注意：这个需要开发者的多波束数据
m_proj('utm','ellipse','grs80','zone',10,'lat',[49+15.7/60 49+21/60],...
'long',[-123-15/60 -123-3/60]);
% Uses multibeam bathymetry with 10m horizontal resolution
% Already regularly gridded in UTM coords with vector x2/y2, and
% matrix Z2.
caxis([-150 0]);
colormap([m_colmap('water',128)]);
m_shadedrelief(x2,y2,-Z2,'lightangle',-45,'gradient',8,'coord','z');
% Add some contours
hold on;
[cs,h]=contour(x2,y2,Z2,[0:20:150],'color','k');
clabel(cs,h,'fontsize',6);
hold off;
% Land parts from a previously saved high-resolution coastline
col=[255 214 140]/255; % CHS chart land colour
m_usercoast('/ocean/rich/more/mmapbase/bcgeo/PNW.mat','patch',col);
m_usercoast('/ocean/rich/more/mmapbase/bcgeo/PNWrivers.mat','patch',col);
% Lat/long AND a UTM grid
m_grid('tickdir','out','fontsize',12,'linest','none','xaxisloc','top','yaxisloc','right');
m_utmgrid('xcolor','b','ycolor','b','linest','-');
m_ruler([.5 .8],.9,'tickdir','out','ticklen',[.007 .007]);
m_northarrow(-123-4.5/60,49+19.5/60,1/60,'type',4,'aspect',1.5);
xlabel('Vancouver Harbour','color','k');
例5：SAR image of internal waves (HDF-5 format)
- 注意：这个需要HDF格式的SAR数据
fname='SAR_IMP_1PNESA19920724_190439_00000018C086_00199_05354_0000.h5';
%h5disp(fname) % See the structure
titlestr=h5readatt(fname,'/metadata/MPH','STATE_VECTOR_TIME');
datsize=double([ h5readatt(fname,'/bands/Amplitude','raster_width') ...
h5readatt(fname,'/bands/Amplitude','raster_height')]);
tielat=h5read(fname,'/tie_point_grids/latitude');
tielon=h5read(fname,'/tie_point_grids/longitude');
stp=[h5readatt(fname,'/tie_point_grids/latitude','sub_sampling_x') ...
h5readatt(fname,'/tie_point_grids/latitude','sub_sampling_y') ];
% Pull out a subsection in by [2000 2500] from one corner and in
% [600 2000] from the opposite corner
istart=[2000 2500];
strd=[3 3];
cnt=fix([(datsize(1)-istart(1)-600)/strd(1) (datsize(2)-istart(2)-2000)/strd(2)]);
% ...and read.
subimg=h5read(fname,'/bands/Amplitude',istart,cnt,strd);
% ....smooth it a bit...
subf=filter2(ones(3,3)/9,subimg);
% Now generate lat/lon for all pixels by interpolating from
% the tie points.
Ty=[0:size(tielat,2)-1]*stp(2)+1;
Tx=[0:size(tielat,1)-1]*stp(1)+1;
Iy=istart(2)+[0:size(subimg,2)-1]*strd(2);
Ix=istart(1)+[0:size(subimg,1)-1]*strd(1);
sublat=interp2(Ty',Tx,tielat,Iy',Ix);
sublon=interp2(Ty',Tx,tielon,Iy',Ix);
% Now make the map
m_proj('lambert','lon',[-123-25/60 -122-40/60],'lat',[48+42/60 49+9/60]);
m_pcolor(sublon,sublat,subf);shading flat;
m_grid('box','fancy','tickdir','out');
m_ruler(1.03,[.15 .5],'ticklen',[.01]);
caxis([0 450]);
colormap(gray);
title(titlestr)
注：
内容部分参考了本人的新浪博客文章：m_map简介
http://blog.sina.com.cn/s/blog_15c32b1470102z6f2.html