为什么Basemap南极立体地图投影坐标与同一投影下的数据集坐标不一致？

Question

一些基于卫星的地球观测产品提供 latitude/longitude 信息，而其他产品提供给定网格投影内的 X/Y 坐标（也有一些两者兼有，请参见示例）。在第二种情况下，我的方法是设置一个 Basemap 地图，该地图具有与数据提供者以给定 X/Y 值等于 Basemap 坐标的方式给出的相同参数（投影、椭圆体、地图原点）。但是，如果我这样做，地理位置与其他数据集（包括底图海岸线）不一致。我使用来自不同可信来源的三个不同数据集体验过这种情况。对于最小的示例，我使用 U.S. Geological Survey 提供的 Landsat 数据，其中包括南极立体网格的 X/Y 坐标和图像所有四个角的相应 lat/lon 坐标。

从 Landsat 图元文件我们得到（ID：LC82171052016079LGN00）：

CORNER_UL_LAT_PRODUCT = -66.61490 CORNER_UL_LON_PRODUCT = -61.31816 CORNER_UR_LAT_PRODUCT = -68.74325 CORNER_UR_LON_PRODUCT = -58.04533 CORNER_LL_LAT_PRODUCT = -67.68721 CORNER_LL_LON_PRODUCT = -67.01109 CORNER_LR_LAT_PRODUCT = -69.94052 CORNER_LR_LON_PRODUCT = -64.18581 CORNER_UL_PROJECTION_X_PRODUCT = -2259300.000 CORNER_UL_PROJECTION_Y_PRODUCT = 1236000.000 CORNER_UR_PROJECTION_X_PRODUCT = -1981500.000 CORNER_UR_PROJECTION_Y_PRODUCT = 1236000.000 CORNER_LL_PROJECTION_X_PRODUCT = -2259300.000 CORNER_LL_PROJECTION_Y_PRODUCT = 958500.000 CORNER_LR_PROJECTION_X_PRODUCT = -1981500.000 CORNER_LR_PROJECTION_Y_PRODUCT = 958500.000

...

GROUP = PROJECTION_PARAMETERS MAP_PROJECTION = "PS" DATUM = "WGS84" ELLIPSOID = "WGS84" VERTICAL_LON_FROM_POLE = 0.00000 TRUE_SCALE_LAT = -71.00000 FALSE_EASTING = 0 FALSE_NORTHING = 0 GRID_CELL_SIZE_PANCHROMATIC = 15.00 GRID_CELL_SIZE_REFLECTIVE = 30.00 GRID_CELL_SIZE_THERMAL = 30.00 ORIENTATION = "NORTH_UP" RESAMPLING_OPTION = "CUBIC_CONVOLUTION" END_GROUP = PROJECTION_PARAMETERS

通过使用具有正确地图投影的底图，我们应该能够从 X/Y 值导出角点 lat/lon 值：

import numpy as np
from mpl_toolkits.basemap import Basemap

m=Basemap(resolution='h',projection='spstere', ellps='WGS84', boundinglat=-60,lon_0=180, lat_ts=-71)

x_crn=np.array([-2259300,-1981500,-2259300,-1981500])# upper left, upper right, lower left, lower right
y_crn=np.array([1236000, 1236000, 958500, 958500])# upper left, upper right, lower left, lower right

x0, y0= m(0, -90)
#Basemap coordinates at the south pole
#note that (0,0) of the Basemap is in a corner of the map, 
#while other data sets use the south pole. 
#This is easy to take into account:
lon_crn, lat_crn = m(x0-x_crn, y0-y_crn, inverse=True)


print 'lon_crn: '+str(lon_crn)
print 'lat_crn: '+str(lat_crn)

哪个returns:

lon_crn: [-61.31816102 -58.04532791 -67.01108782 -64.1858106 ]
lat_crn: [-67.23548626 -69.3099076  -68.28071626 -70.47651326]

如您所见，经度与图元文件中的给定精度一致，但纬度太低。

我可以通过以下方式估算纬度：

lat_crn=(lat_crn+90.)*1.0275-90.

但这确实不尽如人意

如果使用图元文件中的 X/Y 角坐标，这就是图像的定位方式（红色底图 drawcoastlines()）：这就是使用角 lat/lon 的样子：

在这种情况下，我可以简单地使用 lat/lon 坐标，但如前所述，有些数据集（如 this）仅由 X/Y 坐标提供，这使得它依赖底图投影非常重要。我知道还有其他模块可以重新投影数据作为潜在的解决方法，但它应该可以在没有其他模块的情况下工作，并且重新投影本身可能会引入错误。

由于这个问题出现在不同的数据集上，我倾向于认为这是 Basemap 模块中的一个错误，但我也可能会一次又一次地犯同样的错误或者有错误的期望。

Answer 1

我做了一些实验，似乎更改 lat_ts 对 projection='spstere' 没有影响。事实上，无论您分配什么值，投影纬度似乎都被隐式假定为 lat_ts=-90.。

我使用 projection='stere' 取得了更大的成功，因此您可以按如下方式在示例中构建底图：

m=Basemap(width=5400000., height=5400000., projection='stere',
          ellps='WGS84', lon_0=180., lat_0=-90., lat_ts=-71.)

您可能更愿意为您的应用程序设置拐角的纬度和经度，而不是绘图的宽度和高度。

为什么Basemap南极立体地图投影坐标与同一投影下的数据集坐标不一致？

Why are Basemap south polar stereographic map projection coordinates not agreeing with those of data sets in the same projection?

python

map-projections

matplotlib-basemap