matplotlib: ETOPOのプロット、地図に等距離円を描く、画像に画像を張り込む (2026.05.08)

はじめに

必要があり、題記のプログラムを作ったので、紹介する。作ったと言うより、Google検索で、AIが示したコードを修正して使ってみたと言う感じ。

作例

ETOPOの描画と等距離円の描画

ETOPOのデータを別途ダウンロードしておく。
pip install cartopyとpip install netCDF4が必要。Windowsでcartopyをインストールするのは面倒である。ネットで検索するといくつかの方法があるようだが、私の場合は、cartopyをインストールするだけの目的で、Microsoft C++ Build Toolsをインストールした。
等距離円を描くのは、ax.tissot(rad_km=dis,lons=lon1,lats=lat1,color='#0000ff',alpha=0.2)とかでもいける。

import matplotlib.pyplot as plt
import cartopy.crs as ccrs
import cartopy.feature as cfeature
import netCDF4 as nc
import numpy as np
import cartopy.geodesic as cgeo


def circ(ax,lon,lat,dist):
    cp=cgeo.Geodesic().circle(
        lon=lon, lat=lat, radius=dist*1000, # (m)
        n_samples=100,
        endpoint=True
    )
    geom=plt.Polygon(
        cp,
        #edgecolor='#0000ff',
        #facecolor='None',
        color='#0000ff',
        alpha=0.2,
        transform=ccrs.Geodetic()
    )
    ax.add_patch(geom)
    ax.plot(lon, lat, 'ko', markersize=5, transform=ccrs.Geodetic())



def main():
    # Read netCDF4
    fn = 'ETOPO1_Bed_c_gmt4.grd'
    ds = nc.Dataset(fn)

    # x: latitude, y: longitude, z: elevation
    lon = ds.variables['x'][:]
    lat = ds.variables['y'][:]
    topo = ds.variables['z'][:]

    # Ploting area
    lon_min, lon_max = 136, 142
    lat_min, lat_max = 33,40

    # get the data in plotting area
    lon_idx = (lon >= lon_min) & (lon <= lon_max)
    lat_idx = (lat >= lat_min) & (lat <= lat_max)
    topo_subset = topo[lat_idx][:, lon_idx]
    lon_subset = lon[lon_idx]
    lat_subset = lat[lat_idx]

    # Plot by cartopy
    proj=ccrs.PlateCarree()
    iw=12
    ih=iw/(lon_max-lon_min)*(lat_max-lat_min)
    fig = plt.figure(figsize=(iw, ih))
    ax = plt.axes(projection=proj)

    # map
    ax.set_extent([lon_min, lon_max, lat_min, lat_max], crs=proj)

    # add coastline and border
    ax.add_feature(cfeature.COASTLINE, linewidth=1)
    ax.add_feature(cfeature.BORDERS, linestyle=':', linewidth=2)

    # Plotting ETOPO data
    cf = ax.contourf(lon_subset, lat_subset, topo_subset, 
                     levels=np.linspace(0, 3000, 31), 
                     cmap='magma_r', transform=ccrs.PlateCarree(),alpha=0.7)

    # color bar
    cbar = plt.colorbar(cf, ax=ax, orientation='vertical', shrink=0.7)
    cbar.set_label('Elevation (m)')

    # Tokyo
    lat1=35.6894
    lon1=139.6917
    # Niigata
    lat2=37.912028
    lon2=139.061889
    # Sendai
    lat3=38.2606
    lon3=140.8812
    # raadius 100km
    dis=100

    #ax.tissot(rad_km=dis,lons=lon1,lats=lat1,color='#0000ff',alpha=0.2)

    circ(ax,lon1,lat1,dis)
    circ(ax,lon2,lat2,dis)
    circ(ax,lon3,lat3,dis)

    # add grid
    gl = ax.gridlines(draw_labels=True, linestyle='--')
    gl.top_labels = False
    gl.right_labels = False

    plt.title('ETOPO1 Topography - Tokyo Region')

    fnameF='fig_map1.jpg'
    plt.savefig(fnameF, dpi=200, bbox_inches="tight", pad_inches=0.1)


# ---------------
# Execute
# ---------------
if __name__ == '__main__': main()

小さな表を作成

これは自前のプログラム。
表を作成し、貼り付けようにトリムしておく。

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from PIL import Image, ImageChops


def fig_trim(fig):
    def trim(im, border):
        bg = Image.new(im.mode, im.size, border)
        diff = ImageChops.difference(im, bg)
        bbox = diff.getbbox()
        return im.crop(bbox)

    img_org=Image.open(fig,'r')
    img_new=trim(img_org,'#ffffff')
    img_new.save(fig, 'JPEG', quality=100, optimize=True)


def inp_data():
    _data=np.array([
        ['Transportation route','','',''],
        ['Route'           ,'Unit','Value','Remarks'],        
        ['From Tokyo'      ,'km'  ,100.0,'existing'],
        ['From Niigata'    ,'km'  ,100.0,'existing'],
        ['From Sendai'     ,'km'  ,100.0,'existing'],
        ['to Intake dam'   ,'km'  , 20.0,'new'],
        ['to Head tank'    ,'km'  , 15.0,'new'],
        ['to Power Station','km'  , 10.0,'new']
    ],dtype=object)
    n,m=_data.shape
    data=np.empty((n,m),dtype=object)
    for i in range(n):
        for j in range(m):
            s=_data[i,j]
            try:
                s=float(s)
                data[i,j]=f'{s:6.1f}'
            except ValueError:
                data[i,j]=s
    return data


def mp_tbl(data,dpara,fsz):
    xmin,xmax=dpara[0],dpara[1]
    ymin,ymax=dpara[2],dpara[3]
    tw,th=dpara[4],dpara[5]
    colw=dpara[6]

    tbl=plt.table(
        cellText=data,
        colWidths=colw,
        cellLoc='left',
        edges='open',
        bbox=[xmin,ymin,tw,th]
    )
    tbl.auto_set_font_size(False)
    tbl.set_fontsize(fsz)
    n,m=data.shape
    for i in range(n):
        for j in range(m):
            if i==0:
                tbl[i,j].set_text_props(ha='left',fontweight='bold')
            else:
                tbl[i,j].visible_edges='closed'
                tbl[i,j].set_edgecolor('#000000')
                tbl[i,j].set_facecolor('#ffffff')
                tbl[i,j].set_linewidth(0.5)


def fig(fnameF):
    data=inp_data()
    n,m=data.shape
    c1,c2,c3,c4=0,0,0,0
    for i in range(1,n):
        for j in range(0,m):
            w1=len(data[i,0])
            w2=len(data[i,1])
            w3=len(data[i,2])
            w4=len(data[i,3])
            if c1<w1: c1=w1
            if c2<w2: c2=w2
            if c3<w3: c3=w3
            if c4<w4: c4=w4
    tw,th=1.0,0.5 # table width, table height
    col=np.array([c1,c2,c3,c4])
    colw=col/np.sum(col)*tw

    fsz=10
    xmin,xmax= 0, 1
    ymin,ymax= 0, 1
    iw,ih=fsz/72*np.sum(col)*1.0, fsz/72*m*6 # default (inch)
    plt.figure(figsize=(iw,ih),facecolor='w')
    plt.rcParams['font.size']=fsz
    plt.rcParams['font.family']='monospace'
    plt.xlim([xmin,xmax])
    plt.ylim([ymin,ymax])
    plt.axis('off')

    dpara=[xmin,xmax,ymin,ymax,tw,th,colw]
    mp_tbl(data,dpara,fsz)

    plt.savefig(fnameF, dpi=200, bbox_inches="tight", pad_inches=0.1)


def main():
    fnameF='fig_table.jpg'
    fig(fnameF)
    fig_trim(fnameF)



#---------------
# Execute
#---------------
if __name__ == '__main__': main()

作成した小さな表を地図に貼り付ける

from PIL import Image, ImageDraw, ImageFilter


def main():
    fname1='fig_map1.jpg'
    fname2='fig_table.jpg'
    fname3='fig_comb.jpg'

    im1 = Image.open(fname1)
    im2 = Image.open(fname2)

    w1,h1=im1.size
    w2,h2=im2.size

    dw=int(w1*0.07)
    dh=int(h1*0.05)

    back_im = im1.copy()
    back_im.paste(im2,(dw,dh))
    back_im.save(fname3, quality=100)


#---------------
# Execute
#---------------
if __name__ == '__main__': main()

以　上