如何使用Matlab绘制一张世界地图？

一、前言

地图是人类认识和了解地球自身和自然环境的重要工具。绘制地图是人类历史上的重要活动，也是图形化地表现地理变化和空间关系的常用手段。随着计算机技术的不断发展，使用计算机绘制地图已经逐渐成为重要的方法之一。

Matlab是一个强大的数值计算软件，它提供了各种各样的工具箱，其中Mapping Toolbox是专门用于地图绘制和空间数据分析的工具箱。使用Matlab绘制地图可以方便地从数据源中提取空间数据，并将其可视化。Mapping Toolbox提供了各种可以直接从数据源中导入的地图数据，包括地表地形、气象和卫星图像等。此外，它还提供了各种绘制地图所需的函数和工具，如经纬度坐标转换、地图投影和大规模数据可视化等。

二、绘制世界地图

2.1 获取地图数据

在Matlab中绘制地图需要使用到地图数据，Mapping Toolbox提供了各种各样的地图数据。通过以下命令可以获取世界地图数据：

“`matlab
w = worldmap;
“`

2.2 绘制基础地图

获取到地图数据后，使用以下命令可以绘制基础地图：

“`matlab
load coastlines
plotm(coastlat, coastlon)
“`

其中`coastlines`是Matlab自带的一个地理数据集，包括了全球陆地和海洋的边界点。

2.3 添加国界线和洲界线

在基础地图的基础上，可以继续添加国界线和洲界线。这里我们使用自带的`borders`数据集，需要通过以下命令加载：

“`matlab
load borders
“`

然后可以使用以下命令添加国界线和洲界线：

“`matlab
plotm(borders(:,2), borders(:,1),’k’)
plotm(borders(:,2), borders(:,1),’k’,’linewidth’,2)
“`

其中`borders(:,2)`和`borders(:,1)`分别表示经纬度坐标。这里使用`plotm`函数来绘制地图，它是Mapping Toolbox中专门用于地图绘制的函数，可以直接使用经纬度坐标进行绘制。

2.4 设置地图外观

在绘制地图的过程中，Mapping Toolbox提供了各种可以设置地图外观的函数，包括地图颜色、边框、标签等。例如，以下命令可以设置地图颜色为淡蓝色：

“`matlab
setm(w,’bgcolor’,[0.8 0.9 1])
“`

还可以使用以下命令设置地图边框的颜色：

“`matlab
setm(w,’frame’,’on’,’flinewidth’,2,’fedgecolor’,[0 0 0])
“`

这里使用`setm`函数设置地图属性，`flinewidth`和`fedgecolor`属性用于设置边框的线宽和颜色。

2.5 添加标签

在绘制地图的过程中，还可以添加标签，用于标记地图上的区域或点。例如，以下命令可以添加北美洲的标签：

“`matlab
textm(37,-116,’North America’,’HorizontalAlignment’,’center’)
“`

`textm`函数用于绘制地图上的文本，其中`37`和`-116`分别表示北美洲标签的纬度和经度。

2.6 图例

最后，我们可以使用以下命令添加图例：

“`matlab
legendm(‘show’,’Location’,’northwest’)
“`

其中`Location`属性用于设置图例的位置，’northwest’表示左上角。

三、绘制区域数据

除了绘制基础地图外，Mapping Toolbox还可以绘制各种各样的区域数据，例如国家、城市、河流等。这里我们以绘制中国地图为例。

3.1 获取中国地图数据

首先，我们需要获取中国地图数据，这可以通过以下命令实现：

“`matlab
load china
“`

3.2 绘制中国地图

获取到中国地图数据后，可以使用以下命令绘制中国地图：

“`matlab
plotm(chinalat,chinalon,’k’)
“`

其中`chinalat`和`chinalon`表示中国地图的经纬度坐标。此外，为了使中国地图尽可能真实的呈现，我们可以使用以下命令来设置地图属性：

“`matlab
setm(w,’MapProjection’,’conic’,’FLatLimit’, [0,60],’MapLatLimit’,[15, 55],’MapLonLimit’,[70,140],’Grid’,’on’,’fontsize’,10);
“`

其中`MapProjection`属性用于设置地图投影方式，这里我们使用锥形投影。`FLatLimit`属性用于设置整个地图的纬度范围，`MapLatLimit`和`MapLonLimit`属性则用于设置中国地图所在的纬度和经度范围。

3.3 绘制中国省份

在绘制中国地图的基础上，我们可以继续绘制各个省份。这里仍然使用自带的`borders`数据集，需要通过以下命令加载：

“`matlab
load borders
“`

然后可以使用以下命令绘制中国各省份的边界：

“`matlab
for i = 1:31
index = find(borders(:,5) == i & borders(:,3) == 1);
plotm(borders(index,2), borders(index,1),’k’,’linewidth’,0.5) % 绘制省份边界
end
“`

在这段代码中，我们使用`borders`数据集中的第五列来判断各个点所在的省份，然后使用`plotm`函数绘制出各个省份的边界。同时，使用`linewidth`属性来设置省份边界的宽度。

3.4 数据可视化

最后，我们可以使用各种颜色和图形来展示各个省份的数据。例如，以下命令可以绘制出各个省份的数据：

“`matlab
for i = 1:31
index = find(borders(:,5) == i & borders(:,3) == 1);
col = i/31; % 简单地设置颜色
h = plotm(borders(index,2), borders(index,1)); % 绘制省份边界
set(h,’LineWidth’,0.5,’Color’,[col col col]);
end
“`

这里我们简单地根据省份序号设置颜色，然后使用`plotm`函数绘制各省份边界。使用`LineWidth`属性设置边界线宽，使用`Color`属性设置边界颜色。

四、总结

通过上述例子，我们可以看到使用Matlab的Mapping Toolbox可以方便地绘制世界地图和各种区域的数据可视化。其中，绘制地图主要涉及到以下几个方面：

1.获取地图数据
2.绘制基础地图，包括海岸线、国界线和洲界线等
3.设置地图外观，包括颜色、边框和标签等
4.绘制区域数据，并进行数据可视化，包括设置颜色和图形等

Mapping Toolbox提供了各种各样的函数和工具，可以方便地实现上述功能，对于需要使用地理信息进行编程的用户来说，Matlab是一个非常实用的工具。