Python 里最強的地圖繪制神器

今天給大家介紹一個非常 NB 的Python 庫，專門用來繪制地圖的，它叫 Folium 。

1. Folium簡介

Folium是一個基于leaflet.js的Python地圖庫，其中，Leaflet是一個非常輕的前端地圖可視化庫。即可以使用Python語言調(diào)用Leaflet的地圖可視化能力。它不單單可以在地圖上展示數(shù)據(jù)的分布圖，還可以使用Vincent/Vega在地圖上加以標記。Folium可以讓你用Python強大生態(tài)系統(tǒng)來處理數(shù)據(jù)，然后用Leaflet地圖來展示。

Folium中有許多來自O(shè)penStreetMap、MapQuest Open、MapQuestOpen Aerial、Mapbox和Stamen的內(nèi)建地圖元件，而且支持使用Mapbox或Cloudmade的API密鑰來定制個性化的地圖元件。Folium支持GeoJSON和TopoJSON兩種文件格式的疊加，也可以將數(shù)據(jù)連接到這兩種文件格式的疊加層，最后可使用color-brewer配色方案創(chuàng)建分布圖。

2. Folium的使用

地圖的生成

img

folium.folium.Map()詳解

folium.folium.Map(location=None, width='100%', height='100%', left='0%', top='0%', position='relative', tiles='OpenStreetMap', attr=None, min_zoom=0, max_zoom=18, zoom_start=10, min_lat=-90, max_lat=90, min_lon=-180, max_lon=180, max_bounds=False, crs='EPSG3857', control_scale=False, prefer_canvas=False, no_touch=False, disable_3d=False, png_enabled=False, zoom_control=True, **kwargs) 

參數(shù)說明：

• location (tuple or list, default None)：緯度和經(jīng)度
• width (pixel int or percentage string (default: ‘100%'))：地圖寬度
• height (pixel int or percentage string (default: ‘100%'))：地圖高度
• tiles (str, default ‘OpenStreetMap') ：瓦片名稱或使用TileLayer classass.
• min_zoom (int, default 0)：地圖可縮放的最小級別
• max_zoom (int, default 18)：地圖可縮放的最大級別
• zoom_start (int, default 10) ：地圖的初始縮放級別
• attr (string, default None)：當使用自定義瓦片時，傳入自定義瓦片的名詞
• crs (str, default ‘EPSG3857') ：投影坐標系標識
• EPSG3857: Web墨卡托投影后的平面地圖，坐標單位為米。大部分國外地圖使用的時該標準。
• EPSG4326: Web墨卡托投影后的平面地圖，但仍然使用WGS84的經(jīng)度、緯度表示坐標。
• EPSG3395: 墨卡托投影，主要用于航海圖
• Simple: 簡單的x，y匹配，用于自定義瓦片(比如游戲地圖)
• control_scale (bool, default False) ：是否在地圖上顯示縮放標尺
• prefer_canvas (bool, default False)：強制使用Canvas渲染
• no_touch (bool, default False) ：是否允許觸摸事件
• disable_3d (bool, default False) ：強制使用CSS 3D效果
• zoom_control (bool, default True) ：是否要限制zoom操作
• **kwargs ：Leaflets地圖類的其他參數(shù): https://leafletjs.com/reference-1.5.1.html#map
• “tiles”參數(shù)可選值：
• “OpenStreetMap”
• “Mapbox Bright” (Limited levels of zoom for free tiles)
• “Mapbox Control Room” (Limited levels of zoom for free tiles)
• “Stamen” (Terrain, Toner, and Watercolor)
• “Cloudmade” (Must pass API key)
• “Mapbox” (Must pass API key)
• “CartoDB” (positron and dark_matter)

“tiles”的自定義設(shè)置：

img

地球上同一個地理位置的經(jīng)緯度，在不同的坐標系中，會有少量偏移，國內(nèi)目前常見的坐標系主要分為三種：

• 地球坐標系——WGS84：常見于GPS設(shè)備，Google地圖等國際標準的坐標體系。
• 火星坐標系——GCJ-02：中國國內(nèi)使用的被強制加密后的坐標體系，高德坐標就屬于該種坐標體系。
• 百度坐標系——BD-09：百度地圖所使用的坐標體系，是在火星坐標系的基礎(chǔ)上又進行了一次加密處理。

所以在設(shè)置“tiles”時需要考慮目前手中得經(jīng)緯度屬于那種坐標系。

由于投影坐標系中沒有GCJ-02和BD-09對應(yīng)的標識，所以在自定義瓦片時主要經(jīng)緯度能匹配上，crs中的設(shè)置可保持不變。更多詳情介紹請看：瓦片坐標系學(xué)習(xí)

如果需要將地圖保存，只需執(zhí)行：m.save(“map.html”) 即可。

添加點、線、面要素

添加點

import folium m = folium.Map(location=[39.917834, 116.397036], zoom_start=13, width='50%',height='50%', zoom_control='False', tiles='http://webrd02.is.autonavi.com/appmaptile?lang=zh_cnsize=1scale=1style=8x={x}y={y}z={z}ltype=6',attr='AutoNavi') tooltip ='請點擊我查看該點信息' folium.Marker([39.937282,116.403187], popup='南鑼鼓巷',tooltip=tooltip).add_to(m) folium.Marker([39.917834,116.397036], popup='故宮',tooltip=tooltip).add_to(m) folium.Marker([39.928614,116.391746], popup='北海公園', tooltip=tooltip, icon=folium.Icon(color='red')).add_to(m) folium.Marker([39.942143,116.382590], popup='后海公園', tooltip=tooltip, icon=folium.Icon(color='green', prefix='fa', icon='taxi')).add_to(m) m 

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Folium.Icon類可以設(shè)置color, icon_color, icon, angle, prefix這5個參數(shù)：

1. color的可選項包括：[‘red', ‘blue', ‘green', ‘purple', ‘orange', ‘darkred', ‘lightred', ‘beige', ‘darkblue', ‘darkgreen', ‘cadetblue', ‘darkpurple', ‘white', ‘pink', ‘lightblue', ‘lightgreen', ‘gray', ‘black', ‘lightgray'] ，或者HTML顏色代碼
2. icon_color同上
3. icon可以在Font-Awesome網(wǎng)站中找到對應(yīng)的名字，并設(shè)置prefix參數(shù)為'fa'
4. angle以度為單位設(shè)置

其他：

m.add_child(folium.LatLngPopup()) #顯示鼠標點擊點經(jīng)緯度 m.add_child(folium.ClickForMarker(popup='Waypoint')) # 將鼠標點擊點添加到地圖上 

添加圓

folium.Circle( radius=300, location=[39.928614,116.391746], popup='北海公園', color='crimson', fill=False, ).add_to(m) folium.CircleMarker( location=[39.942143,116.382590], radius=50, popup='后海公園', color='#3186cc', fill=True, fill_color='#3186cc' ).add_to(m) 

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Circle和CircleMarker的不同：CircleMarker的radius一個單位是像素，Circle的一個單位時米

添加線段

folium.PolyLine([ [39.917834,116.397036], [39.928614,116.391746], [39.937282,116.403187], [39.942143,116.382590] ],color='red').add_to(m) 

添加多邊形

folium.Marker([39.917834,116.397036], popup='故宮').add_to(m) folium.Marker([39.928614,116.391746], popup='北海公園').add_to(m) folium.Marker([39.937282,116.403187], popup='南鑼鼓巷').add_to(m) folium.Marker([39.942143,116.382590], popup='后海公園').add_to(m) folium.Polygon([ [39.917834,116.397036], [39.928614,116.391746], [39.942143,116.382590], [39.937282,116.403187], ],color='blue', weight=2, fill=True, fill_color='blue', fill_opacity=0.3).add_to(m) 

Folium的其他高級應(yīng)用

在地圖上顯示前200條犯罪數(shù)據(jù)

import folium import pandas as pd san_map = folium.Map(location=[37.77, -122.42], zoom_start=12,width='50%',height='50%') # cdata = pd.read_csv('https://cocl.us/sanfran_crime_dataset') cdata = pd.read_csv('Police_Department_Incidents_-_Previous_Year__2016_.csv') #犯罪數(shù)據(jù)，包含犯罪所在經(jīng)緯度 # get the first 200 crimes in the cdata limit = 200 data = cdata.iloc[0:limit, :] # Instantiate a feature group for the incidents in the dataframe incidents = folium.map.FeatureGroup() # Loop through the 200 crimes and add each to the incidents feature group for lat, lng, in zip(cdata.Y, data.X): incidents.add_child( folium.CircleMarker( [lat, lng], radius=7, # define how big you want the circle markers to be color='yellow', fill=True, fill_color='red', fill_opacity=0.4 ) ) san_map.add_child(incidents) 

統(tǒng)計區(qū)域犯罪總數(shù)

from folium import plugins # let's start again with a clean copy of the map of San Francisco san_map = folium.Map(location=[37.77, -122.42], zoom_start=12,width='50%',height='50%') # instantiate a mark cluster object for the incidents in the dataframe incidents = plugins.MarkerCluster().add_to(san_map) # loop through the dataframe and add each data point to the mark cluster for lat, lng, label, in zip(data.Y, data.X, cdata.Category): folium.Marker( location=[lat, lng], icon=None, popup=label, ).add_to(incidents) # add incidents to map san_map.add_child(incidents) 

以熱力圖的方式呈現(xiàn)

from folium.plugins import HeatMap san_map = folium.Map(location=[37.77, -122.42], zoom_start=12,width='50%',height='50%') # Convert data format heatdata = data[['Y','X']].values.tolist() # add incidents to map HeatMap(heatdata).add_to(san_map) san_map 

在地圖上呈現(xiàn)GeoJSON邊界數(shù)據(jù)

import json import requests # url = 'https://cocl.us/sanfran_geojson' url = 'san-francisco.geojson' san_geo = f'{url}' san_map = folium.Map(location=[37.77, -122.42], zoom_start=12,width='50%',height='50%') folium.GeoJson( san_geo, style_function=lambda feature: { 'fillColor': '#ffff00', 'color': 'blue', 'weight': 2, 'dashArray': '5, 5' } ).add_to(san_map) san_map 

在GeoJSON上繪制Choropleth分級著色圖

# Count crime numbers in each neighborhood disdata = pd.DataFrame(cdata['PdDistrict'].value_counts()) disdata.reset_index(inplace=True) disdata.rename(columns={'index':'Neighborhood','PdDistrict':'Count'},inplace=True) san_map = folium.Map(location=[37.77, -122.42], zoom_start=12,width='50%',height='50%') folium.Choropleth( geo_data=san_geo, data=disdata, columns=['Neighborhood','Count'], key_on='feature.properties.DISTRICT', #fill_color='red', fill_color='YlOrRd', fill_opacity=0.7, line_opacity=0.2, highlight=True, legend_name='Crime Counts in San Francisco' ).add_to(san_map) san_map 

3. 各地圖提供商瓦片服務(wù)地圖規(guī)則 高德地圖

目前高德的瓦片地址有如下兩種：

• http://wprd0{1-4}.is.autonavi.com/appmaptile?x={x}y={y}z={z}lang=zh_cnsize=1scl=1style=7ltype=1
• http://webst0{1-4}.is.autonavi.com/appmaptile?style=7x={x}y={y}z={z}

前者是高德的新版地址，后者是老版地址。

高德新版的參數(shù)：

• lang：可以通過zh_cn設(shè)置中文，en設(shè)置英文
• size：基本無作用
• scl：瓦片尺寸控制，1=256,2=512
• style：設(shè)置影像和路網(wǎng)，style=6為衛(wèi)星圖，style=7為街道圖，style=8為標注圖
• ltype：線性控制，增加后，只對地圖要素進行控制，沒有文字注記，要素多少，是否透明

這些規(guī)律并不是絕對的，有可能有的組合某些參數(shù)不起作用。

谷歌地圖

目前谷歌的瓦片地址也存在兩種：

• 國內(nèi)：

http://mt{0-3}.google.cn/vt/lyrs=mhl=zh-CNgl=cnx={x}y={y}z={z}

• 國外：

http://mt{0-3}.google.com/vt/lyrs=mhl=zh-CNgl=cnx={x}y={y}z={z}

參數(shù)詳解：

• lyrs = 類型
• h = roads only 僅限道路
• m = standard roadmap 標準路線圖
• p = terrain 帶標簽的地形圖
• r = somehow altered roadmap 某種改變的路線圖
• s = satellite only 僅限衛(wèi)星
• t = terrain only 僅限地形
• y = hybrid 帶標簽的衛(wèi)星圖
• gl = 坐標系
• CN = 中國火星坐標系
• hl = 地圖文字語言
• zh-CN = 中文
• en-US = 英文
• x = 瓦片橫坐標
• y = 瓦片縱坐標
• z = 縮放級別 衛(wèi)星圖0-14,路線圖0-17

百度地圖

百度當前的瓦片地址：

• http://online{0-4}.map.bdimg.com/onlinelabel/?qt=tilex={x}y={y}z={z}styles=pludt=202004151scaler=2p=0
• http://api{0-3}.map.bdimg.com/customimage/tile?x={x}y={y}z={z}udt=20180601scale=1
• http://its.map.baidu.com:8002/traffic/TrafficTileService?level={z}x={x}y={y}time=1373790856265label=web2D;v=017

備注：瓦片地址中的x和y對應(yīng)的并不是經(jīng)緯度值，而是瓦片編號，中國主要地圖商的瓦片編號流派：

目前百度的瓦片編號比較特殊，F(xiàn)olium暫不支持。

其他參考資料：

• https://github.com/geometalab/pyGeoTile
• https://github.com/anzhihun/OpenLayers3Primer/blob/master/ch05/05-03.md
• http://www.winseliu.com/blog/2018/01/30/map-started-guide/
• https://github.com/CntChen/tile-lnglat-transform

騰訊地圖

騰訊地圖的瓦片地圖URL格式：

• http://rt1.map.gtimg.com/realtimerender?z={z}x={x}y={y}type=vectorstyle=0

由于騰訊地圖使用的瓦片編碼時TMS，所以使用時需要額外的設(shè)置。具體如下：

其他底圖

• {0,1,2,3}代表了url的subDomain,在請求時會隨機的在url中使用mt0、mt1、mt2、mt3。{z}代表zoom，即縮放級別，{x}代表列號，{y}代表行號。
• GeoQ 官網(wǎng)有公開的多個基于 ArcGIS 的地圖服務(wù),均可使用,詳見

https://map.geoq.cn/arcgis/rest/services

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