从经纬度坐标计算像素值（使用matplotlib Basemap）

Question

我需要把地图上的坐标转换成像素（这样才能在html中制作一个可点击的地图）。

这里有一张示例地图（是用matplotlib的Basemap包制作的）。我在地图上加了一些标签，并试着计算这些标签的中点像素位置：

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-

## Step 0: some points to plot
names = [u"Reykjavík", u"Höfn", u"Húsavík"]
lats = [64.133333, 64.25, 66.05]
lons = [-21.933333, -15.216667, -17.316667]

## Step 1: draw a map using matplotlib/Basemap
from mpl_toolkits.basemap import Basemap
import matplotlib.pyplot as plt

M = Basemap(projection='merc',resolution='c',
            llcrnrlat=63,urcrnrlat=67,
            llcrnrlon=-24,urcrnrlon=-13)

x, y = M(lons, lats) # transform coordinates according to projection
boxes = []
for xa, ya, name in zip(x, y, names):
    box = plt.text(xa, ya, name,
        bbox=dict(facecolor='white', alpha=0.5))
    boxes.append(box)

M.bluemarble() # a bit fuzzy at this resolution...
plt.savefig('test.png', bbox_inches="tight", pad_inches=0.01)

# Step 2: get the coordinates of the textboxes in pixels and calculate the
# midpoints
F = plt.gcf() # get current figure
R = F.canvas.get_renderer()
midpoints = []
for box in boxes:
    bb = box.get_window_extent(renderer=R)
    midpoints.append((int((bb.p0[0] + bb.p1[0]) / 2),
            int((bb.p0[1] + bb.p1[1]) / 2)))

这些计算出来的点大致上是相对正确的，但并没有和真实的点重合。下面这段代码应该能在每个标签的中点上放一个红点：

# Step 3: use PIL to draw dots on top of the labels
from PIL import Image, ImageDraw

im = Image.open("test.png")
draw = ImageDraw.Draw(im)
for x, y in midpoints:
    y = im.size[1] - y # PIL counts rows from top not bottom
    draw.ellipse((x-5, y-5, x+5, y+5), fill="#ff0000")
im.save("test.png", "PNG")

• 红点应该在标签的正中间。

我猜错误可能出现在我提取文本框坐标的步骤（第2步）。非常感谢任何帮助。

备注

• 也许解决方案可以参考这个回答？

Answer 1

有两个原因导致你的像素位置不对。

1. 计算文本位置时使用的dpi（每英寸点数）和保存图形时使用的dpi不一样。

2. 当你在调用savefig时使用了bbox_inches选项，这会去掉很多空白区域。而你在用画圆圈时（或者检查别人点击的位置）没有考虑到这一点。此外，在这个savefig调用中你还加了一个边距，如果这个边距很大，你可能需要考虑到这一点（我在下面的例子中展示了）。如果你仍然使用0.01的话，可能就没什么关系。

要解决第一个问题，只需要确保图形和savefig调用使用相同的DPI。

要解决第二个问题，记录下坐标轴在像素中的(0,0)位置，并相应地调整你的文本位置。

这是你代码的一个稍微修改过的版本：

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-

## Step 0: some points to plot
names = [u"Reykjavík", u"Höfn", u"Húsavík"]
lats = [64.133333, 64.25, 66.05]
lons = [-21.933333, -15.216667, -17.316667]

## Step 1: draw a map using matplotlib/Basemap
from mpl_toolkits.basemap import Basemap
import matplotlib.pyplot as plt

# predefined dpi
FIGDPI=80

# set dpi of figure, so that all calculations use this value
plt.gcf().set_dpi(FIGDPI)

M = Basemap(projection='merc',resolution='c',
            llcrnrlat=63,urcrnrlat=67,
            llcrnrlon=-24,urcrnrlon=-13)

x, y = M(lons, lats) # transform coordinates according to projection
boxes = []
for xa, ya, name in zip(x, y, names):
    box = plt.text(xa, ya, name,
        bbox=dict(facecolor='white', alpha=0.5))
    boxes.append(box)

M.bluemarble() # a bit fuzzy at this resolution...

# predefine padding in inches
PADDING = 2
# force dpi to same value you used in your calculations
plt.savefig('test.png', bbox_inches="tight", pad_inches=PADDING,dpi=FIGDPI)

# document shift due to loss of white space and added padding
origin = plt.gca().transAxes.transform((0,0))
padding = [FIGDPI*PADDING,FIGDPI*PADDING]

步骤#2没有改变

步骤#3考虑了原点的位置

# Step 3: use PIL to draw dots on top of the labels
from PIL import Image, ImageDraw

im = Image.open("test.png")
draw = ImageDraw.Draw(im)
for x, y in midpoints:
    #  deal with shift
    x = x-origin[0]+padding[0]
    y = y-origin[1]+padding[1]
    y = im.size[1] - y # PIL counts rows from top not bottom
    draw.ellipse((x-5, y-5, x+5, y+5), fill="#ff0000")
im.save("test.png", "PNG")

这样就得到了：

注意我使用了一个夸张的PADDING值来测试一切是否正常，使用0.01的值会得到你原来的图形。