最近刚好因为一些原因整理这方面的内容,所以还是把这篇鸽了一年多的博客顺手写出来了∠( ᐛ 」∠)_。因为是当时课程设计的一部分,程序上难免会有一些不足和bug,在这里将设计的思路分享给大家。

本篇博客的代码可以在我的github项目中查看:https://github.com/NewBearEar/Magnifying-azimuthal

关于matlab地图投影系列:

MATLAB地图工具箱学习心得(一)关于地图分带投影的拼接


一、定义坐标变换的方程

首先在matlab安装目录E:\MATLAB2016a\toolbox\map\mapproj\private\位置找到在方位投影中进行坐标变换的函数applyAzimuthalProjection.m,即在对应如图所示函数的应用之下,它将方位投影函数中的大地坐标转换为球面极坐标。

图1 球面极坐标转换函数

于是为了实现放大镜效果,可以利用如下公式对方位角进行判断,从而得到“放大镜”式的等距离方位投影效果。

图2 “放大镜”效果天顶距公式

为了实现该公式,并且不改变原有的mappingtoolbox工具箱结构,将applyAzimuthalProjection.m的内容复制作为applyMagnifyingAzimuthalProjection函数(applyMagnifyingAzimuthalProjection.m文件),并在其applyForward函数中添加如下代码,实现“放大镜”式的等距离方位投影的坐标变换公式:

%用msturct传递参数

rng_val=zeros(size(rng));

rngz1=mstruct.rngz1;

%缩小系数

ge=mstruct.zoom_factor;

for j=1:size(rng,1)

for k=1:size(rng,2)

  rng_val(j,k)=rng(j,k);

  if rng(j,k)>rngz1

     rng_val(j,k)=rngz1+(rng(j,k)-rngz1).*ge;

  end

  end

end

rng=rng_val;

图3 applyMagnifyingAzimuthalProjection.m文件applyForward函数中添加变换公式

​ 但值得注意的是,有时mappingtoolbox工具箱可能会对新添加的private函数(如applyMagnifyingAzimuthalProjection函数)产生找不到函数的问题,如果出现这种情况就只能直接修改工具箱的applyAzimuthalProjection.m的内容了。

二、通过mstruct传递自定义参数

​ (1)由于matlab的mappingtoolbox的任意一个投影都是通过mstruct定义包括投影中心,旋转情况,标准纬线等属性,在调用投影变换时也是直接传入 mstruct 并调用一些相应的方法(由于 msturct 只是一个结构体,而不是类,其方法与结构体本身是分离的,所有大多数方法都是传入一个 mstruct 作为参数)

E:\MATLAB2016a\toolbox\map\mapdisp\private中有 mstruct 的初始化文件 initmstruct.m,在这个文件中定义了 mstruct,如果需要传递参数,可以通过修改 mstruct的结构,他承载并传递一些其他自定义参数。为了实现“放大镜”式的等距离方位投影,需要rngz1作为内圆极距(公式中的z1),zoom_factor作为内外圆间的比例尺缩小系数(公式中的ge)。因此,在mstruct中定义如下参数并初始化。

图4 initmstruct.m中需要添加的mstruct成员变量

(2)由于mstruct属于私有域,所以需要在axesm.m文件中添加自定义的setter方法,并在其setprop方法中调用setter方法设置mstruct。

图5 axesm.m文件中添加自定义的setter方法

图6 axesm.m文件setprop方法中调用setter方法设置mstruct

三、定义并注册地图投影

程序采用的是等距离方位投影制作具有“放大镜”效果的地图投影程序,因此可以直接在ortho投影的基础上进行复制,然后修改,自定义投影variable_ortho.m。

自定义投影的方法是在 E:\MATLAB2016a\toolbox\map\mapproj 路径添加自定义的 m 文件(variable_ortho.m)

图7 variable_ortho.m文件调用之前定义的applyMagnifyingAzimuthalProjection函数

然后在E:\MATLAB2016a\toolbox\map\mapproj路径下maplist.m 文件中,将自定义的variable_ortho投影进行注册,如下图所示:

图8 maplist.m文件注册自定义投影

这里同样要注意的是,有时mappingtoolbox工具箱莫名其妙找不到新注册的自定义投影,所以,如果遇到这种情况,大概就只得在已有投影(例如ortho.m)上进行修改了。

四、定义并注册地图投影

GUIDE是指matlab用于设计GUI (图形用户界面) 的工具环境。GUIDE做GUI的学习成本很低,具有直观和低门槛的优点,虽然用GUIDE做出来的程序可维护性很糟糕,但用于设计这样一个简单的具有位置拾取功能的投影程序绰绰有余(主要是简单),所以这里利用matlab的GUIDE来设计GUI程序。关于GUIDE的使用方法和GUI界面设计不是重点,这里就不过多阐述了,GUI程序写在variable_program.m和variable_program.fig文件,有兴趣的朋友可以参考。

其中“开始选择点”按钮,用于调用坐标拾取函数,获取当前鼠标点位置函数,“确定”按钮用于重绘“放大镜”等距离方位投影地图。为界面中的控件设置好回调函数之后即可使用。并可以通过放大镜范围设置参数z1和缩放比例ge。

坐标拾取可以采用 ginput 函数或 inputm 函数,前者是通过鼠标点击的位置获取当前的屏幕坐标(设备坐标 DP),使用后只需将获得坐标轴的屏幕坐标反算到逻辑坐标 LP,再利用地图投影的反算公式反算回地球表面经纬度,即可完成点的选择。而后者是通过将上述操作封装,直接利用鼠标点击的位置获取地球表面的经纬度坐标,可以说,inputm 函数拾取坐标非常简便,但又缺乏灵活性。

由于放大镜的原理,改变了黄圈外围(黄圈即为 z1 所在等高圈)的正算公式,导致投影反解公式在放大镜外围失效,从而无法 inputm 选点。可以考虑使用ginput来进行坐标拾取。

程序的部分代码如下(详见variable_program.m):

% 重置坐标轴,防止图像重叠

cla reset

% 确定时调用投影

landareas = shaperead('landareas.shp','UseGeoCoords',true);

[n,k]=size(landareas);

total = 1;

lon=zeros(1,20000);

lat=zeros(1,20000);

for j=1:n

  [a,b]=size(landareas(j).Lon);

  for m=1:b

​    lon(1,total) = [landareas(j).Lon(1,m)] ;

​    lat(1,total) = [landareas(j).Lat(1,m)] ;

​    total=total +1;

  end

end

global phi00 lambda00;

%坐标轴采用自定义的variable_ortho投影类型

axesm ('variable_ortho', 'Frame', 'on', 'Grid', 'on','origin',[phi00 lambda00 0],'rngz1',[str2double(get(handles.edit1,'string'))],'zoom_factor',[str2double(get(handles.edit2,'string'))]);

geoshow(lat,lon);

tissot;

mdistort;

......省略部分代码......

%拾取经纬度坐标

[lat,lon]=inputm(1);

%判断经纬度坐标是否拾取成功

if ~isempty(lat) && ~isempty(lon) 

  phi00=lat;

  lambda00=lon;

else

  error(message('坐标反算失败'))

end

在该程序中,variable_program_OpeningFcn函数定义了程序启动时的初始化,pushbutton1_Callback函数定义了确定按钮单击事件的回调函数(改变投影图像),pushbutton3_Callback函数定义坐标拾取按钮单击事件的回调函数(用于拾取坐标),这三个函数是实现功能的主要函数。其中axesm函数是地图投影的核心,调用了自定义的variable_ortho投影

图9 axesm函数调用自定义投影

五、效果图

“放大镜”的效果取决于applyMagnifyingAzimuthalProjection.m中使用的公式,如果使用如下线性的等距离方位投影的公式,得到的效果如下图:

图10 采用线性公式的“放大镜”式等距离方位投影图

​ 同理,如果使用非线性的从内圆到外圆过渡的等距离方位投影,例如0.7为指数的幂函数,就能实现“放大镜”式渐变方位投影:

图11 采用非线性公式的“放大镜”式渐变方位投影

MATLAB地图工具箱学习心得(二)设计可变参数和位置拾取的“放大镜”式投影程序的更多相关文章

  1. MATLAB地图工具箱学习心得(一)关于地图分带投影的拼接

    关于matlab地图投影系列: MATLAB地图工具箱学习心得(二)设计可变参数和位置拾取的"放大镜"式投影程序 --- 本学期的地图投影课程已经结束了,这篇博客用于记录自己在学习 ...

  2. MATLAB地图工具箱学习总结(二)大圆和恒向线

    MATLAB地图工具箱学习总结(二)大圆和恒向线 今天要和大家谈一谈大圆.恒向线航道的画法.还是先从案例开始说起,再分别介绍相关的函数. 1                    作业案例:地图投影作 ...

  3. MATLAB地图工具箱学习总结(一)从地图投影说起

    MATLAB地图工具箱学习总结(一)从地图投影说起 前言 本学期地图投影课上,李连营老师建议我们使用MATLAB完成每周的作业.从大二上学期开始接触MATLAB学习数学运算和地理数据处理的我,自然不会 ...

  4. MATLAB地图工具箱学习总结(四)自定义投影

    MATLAB地图工具箱学习总结(四)自定义投影 这是本系列的最后一篇文章,准备给大家讲讲自定义投影怎么做.在做这项作业的时候,自己也是花了不少时间,将所有地图投影源文件都看了一遍,简单分析了一下源代码 ...

  5. MATLAB地图工具箱学习总结(三)地图工具箱的基本知识

    MATLAB地图工具箱学习总结(三)地图工具箱的基本知识 今天想要介绍的是一些比较基础的函数.了解了这些函数,地图投影的基本概念才能真正明白.而要想继续研究MATLAB中有关地图投影的函数,尤其是未来 ...

  6. Matlab神经网络工具箱学习之二

    螃蟹的分类 这个例子的目的是根据螃蟹的品种.背壳的长宽等等属性来判断螃蟹的性别,雄性还是雌性. 训练数据一共有六个属性: species, frontallip, rearwidth, length, ...

  7. MATLAB 地图工具箱 m_map 的安装和入门技巧(转)

    reference: http://blog.sina.com.cn/s/blog_8fc890a20102v6pm.html   需要用一些地图工具,arcgis懒得装了,GMT(generic m ...

  8. Python新手学习基础之函数-可变参数**

    可变参数( ** ) 讲好了一颗*,那如果函数的最后一个参数带有 ** 前缀: 所有正常参数之外的其他的关键字参数都将被放置在一个字典中传递给函数. 要好好理解* 和 ** 两种可变参数哦~ 看个** ...

  9. Matlab神经网络工具箱学习之一

    1.神经网络设计的流程 2.神经网络设计四个层次 3.神经网络模型 4.神经网络结构 5.创建神经网络对象 6.配置神经网络的输入输出 7.理解神经网络工具箱的数据结构 8.神经网络训练 1.神经网络 ...

随机推荐

  1. GitHub还能这样玩,这次我真是开了眼了

    哈喽,大家好,我是指北君. 我会一直在"开源指北"公众号给大家分享各种有趣. 实用与最前沿的开源项目,还有各种互联网干货, 今天主要给大家分享一下GitHub的一些使用技巧,帮助你 ...

  2. 27.Java 飞机游戏小项目

    开篇 游戏项目基本功能开发 飞机类设计 炮弹类设计 碰撞检测设计 爆炸效果的实现 其他功能 计时功能 游戏项目基本功能开发 这里将会一步步实现游戏项目的基本功能. 使用 AWT 技术画出游戏主窗口 A ...

  3. SpringBoot 多环境配置文件切换

    背景 很多时候,我们项目在开发环境和生成环境的环境配置是不一样的,例如,数据库配置,在开发的时候,我们一般用测试数据库,而在生产环境的时候,我们是用正式的数据,这时候,我们可以利用profile在不同 ...

  4. mysql innodb事务的ACID及其实现的保证机制

    MySQL事务的ACID,一致性是最终目的.保证一致性的措施有:A原子性:靠undo log来保证(异常或执行失败后进行回滚).D持久性:靠redo log来保证(保证当MySQL宕机或停电后,可以通 ...

  5. Spring MVC的异常处理 ?

    可以将异常抛给Spring框架,由Spring框架来处理:我们只需要配置简单的异常处理器,在异常处理器中添视图页面即可.

  6. Java中如何声明方法?JavaScript中如何声明函数?

    public void method(){ } //实例方法 Function Declaration 可以定义命名的函数变量,而无需给变量赋值.Function Declaration 是一种独立的 ...

  7. spring-boot-learning-spring Security

    SpringSecurity的简单原理: 一旦启用了Spring Security,Spring IoC容器就会为你创建一个名称为springSecurityFilterChain 的Spring B ...

  8. Elasticsearch 在部署时,对 Linux 的设置有哪些优化方 法?

    1.64 GB 内存的机器是非常理想的, 但是 32 GB 和 16 GB 机器也是很常见的. 少于 8 GB 会适得其反. 2.如果你要在更快的 CPUs 和更多的核心之间选择,选择更多的核心更好. ...

  9. SpringDataJpa备忘录

    单向多对一关系 //产品类型 一的一方 @Entity public class ProductDir { @Id @GeneratedValue private Long id; private S ...

  10. C++ | 虚函数产生条件

    虚函数产生的条件 能否成为虚函数主要有以下两种判断依据,如果以下两种条件均满足,则具有成为虚函数的条件. 1.虚函数机制为动多态提供支持,而虚函数表中存放着虚函数的地址.因此虚函数必须是可以取地址的函 ...