Python 里最强的地图绘制神器

脚本专栏 2024/11/15 佚名

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今天给大家介绍一个非常 NB 的Python 库，专门用来绘制地图的，它叫 Folium 。

1. Folium简介

Folium是一个基于leaflet.js的Python地图库，其中，Leaflet是一个非常轻的前端地图可视化库。即可以使用Python语言调用Leaflet的地图可视化能力。它不单单可以在地图上展示数据的分布图，还可以使用Vincent/Vega在地图上加以标记。Folium可以让你用Python强大生态系统来处理数据，然后用Leaflet地图来展示。

Folium中有许多来自OpenStreetMap、MapQuest Open、MapQuestOpen Aerial、Mapbox和Stamen的内建地图元件，而且支持使用Mapbox或Cloudmade的API密钥来定制个性化的地图元件。Folium支持GeoJSON和TopoJSON两种文件格式的叠加，也可以将数据连接到这两种文件格式的叠加层，最后可使用color-brewer配色方案创建分布图。

2. Folium的使用

地图的生成

img

folium.folium.Map()详解

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)

参数说明：

location (tuple or list, default None)：纬度和经度
width (pixel int or percentage string (default: ‘100%'))：地图宽度
height (pixel int or percentage string (default: ‘100%'))：地图高度
tiles (str, default ‘OpenStreetMap') ：瓦片名称或使用TileLayer classass.
min_zoom (int, default 0)：地图可缩放的最小级别
max_zoom (int, default 18)：地图可缩放的最大级别
zoom_start (int, default 10) ：地图的初始缩放级别
attr (string, default None)：当使用自定义瓦片时，传入自定义瓦片的名词
crs (str, default ‘EPSG3857') ：投影坐标系标识
EPSG3857: Web墨卡托投影后的平面地图，坐标单位为米。大部分国外地图使用的时该标准。
EPSG4326: Web墨卡托投影后的平面地图，但仍然使用WGS84的经度、纬度表示坐标。
EPSG3395: 墨卡托投影，主要用于航海图
Simple: 简单的x，y匹配，用于自定义瓦片(比如游戏地图)
control_scale (bool, default False) ：是否在地图上显示缩放标尺
prefer_canvas (bool, default False)：强制使用Canvas渲染
no_touch (bool, default False) ：是否允许触摸事件
disable_3d (bool, default False) ：强制使用CSS 3D效果
zoom_control (bool, default True) ：是否要限制zoom操作
**kwargs ：Leaflets地图类的其他参数: https://leafletjs.com/reference-1.5.1.html#map
“tiles”参数可选值：
“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”的自定义设置：

img

地球上同一个地理位置的经纬度，在不同的坐标系中，会有少量偏移，国内目前常见的坐标系主要分为三种：

地球坐标系——WGS84：常见于GPS设备，Google地图等国际标准的坐标体系。
火星坐标系——GCJ-02：中国国内使用的被强制加密后的坐标体系，高德坐标就属于该种坐标体系。
百度坐标系——BD-09：百度地图所使用的坐标体系，是在火星坐标系的基础上又进行了一次加密处理。

所以在设置“tiles”时需要考虑目前手中得经纬度属于那种坐标系。

由于投影坐标系中没有GCJ-02和BD-09对应的标识，所以在自定义瓦片时主要经纬度能匹配上，crs中的设置可保持不变。更多详情介绍请看：瓦片坐标系学习

如果需要将地图保存，只需执行：m.save(“map.html”) 即可。

添加点、线、面要素

添加点

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"text-align: center">
img
Folium.Icon类可以设置color, icon_color, icon, angle, prefix这5个参数：

  color的可选项包括：[‘red', ‘blue', ‘green', ‘purple', ‘orange', ‘darkred', ‘lightred', ‘beige', ‘darkblue', ‘darkgreen', ‘cadetblue', ‘darkpurple', ‘white', ‘pink', ‘lightblue', ‘lightgreen', ‘gray', ‘black', ‘lightgray'] ，或者HTML颜色代码
  icon_color同上
  icon可以在Font-Awesome网站中找到对应的名字，并设置prefix参数为'fa'
  angle以度为单位设置

其他：


m.add_child(folium.LatLngPopup()) #显示鼠标点击点经纬度 m.add_child(folium.ClickForMarker(popup='Waypoint')) # 将鼠标点击点添加到地图上 


添加圆


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



img
Circle和CircleMarker的不同：CircleMarker的radius一个单位是像素，Circle的一个单位时米
添加线段


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




添加多边形


folium.Marker([39.917834,116.397036], popup='故宫').add_to(m) folium.Marker([39.928614,116.391746], popup='北海公园').add_to(m) folium.Marker([39.937282,116.403187], popup='南锣鼓巷').add_to(m) folium.Marker([39.942143,116.382590], popup='后海公园').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的其他高级应用
在地图上显示前200条犯罪数据


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') #犯罪数据，包含犯罪所在经纬度 # 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) 





统计区域犯罪总数


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) 




以热力图的方式呈现



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 



在地图上呈现GeoJSON边界数据



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上绘制Choropleth分级着色图



# 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. 各地图提供商瓦片服务地图规则 高德地图
目前高德的瓦片地址有如下两种：

  http://wprd0{1-4}.is.autonavi.com/appmaptile"text-align: center">
目前百度的瓦片编号比较特殊，Folium暂不支持。
其他参考资料：

  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

腾讯地图
腾讯地图的瓦片地图URL格式：

  http://rt1.map.gtimg.com/realtimerender"text-align: center">

其他底图


  {0,1,2,3}代表了url的subDomain,在请求时会随机的在url中使用mt0、mt1、mt2、mt3。{z}代表zoom，即缩放级别，{x}代表列号，{y}代表行号。
  GeoQ 官网有公开的多个基于 ArcGIS 的地图服务,均可使用,详见

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