這可能是 Python 里最強(qiáng)的繪制地圖神器
第一時(shí)間關(guān)注Python技術(shù)干貨！
作者：錢(qián)魏Way
原文：https://www.biaodianfu.com/folium.html
大家好，我是安果！
今天給大家介紹一個(gè)非常 NB 的Python 庫(kù)，專門(mén)用來(lái)繪制地圖的，它叫 Folium
1. Folium簡(jiǎn)介
Folium是一個(gè)基于leaflet.js的Python地圖庫(kù)，其中，Leaflet是一個(gè)非常輕的前端地圖可視化庫(kù)。即可以使用Python語(yǔ)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(biāo)記。Folium可以讓你用Python強(qiáng)大生態(tài)系統(tǒng)來(lái)處理數(shù)據(jù)，然后用Leaflet地圖來(lái)展示。
Folium中有許多來(lái)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(lái)定制個(gè)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
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(shuō)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(jí)別
max_zoom (int, default 18)：地圖可縮放的最大級(jí)別
zoom_start (int, default 10) ：地圖的初始縮放級(jí)別
attr (string, default None)：當(dāng)使用自定義瓦片時(shí)，傳入自定義瓦片的名詞
crs (str, default ‘EPSG3857’) ：投影坐標(biāo)系標(biāo)識(shí)
EPSG3857: Web墨卡托投影后的平面地圖，坐標(biāo)單位為米。大部分國(guó)外地圖使用的時(shí)該標(biāo)準(zhǔn)。
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(biāo)。
EPSG3395: 墨卡托投影，主要用于航海圖
Simple: 簡(jiǎn)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(biāo)尺
prefer_canvas (bool, default False)：強(qiáng)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(qiáng)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：
地球上同一個(gè)地理位置的經(jīng)緯度，在不同的坐標(biāo)系中，會(huì)有少量偏移，國(guó)內(nèi)目前常見(jiàn)的坐標(biāo)系主要分為三種：
地球坐標(biāo)系——WGS84：常見(jiàn)于GPS設(shè)備，Google地圖等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的坐標(biāo)體系。
火星坐標(biāo)系——GCJ-02：中國(guó)國(guó)內(nèi)使用的被強(qiáng)制加密后的坐標(biāo)體系，高德坐標(biāo)就屬于該種坐標(biāo)體系。
百度坐標(biāo)系——BD-09：百度地圖所使用的坐標(biāo)體系，是在火星坐標(biāo)系的基礎(chǔ)上又進(jìn)行了一次加密處理。
所以在設(shè)置“tiles”時(shí)需要考慮目前手中得經(jīng)緯度屬于那種坐標(biāo)系。
由于投影坐標(biāo)系中沒(méi)有GCJ-02和BD-09對(duì)應(yīng)的標(biāo)識(shí)，所以在自定義瓦片時(shí)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(qǐng)看：瓦片坐標(biāo)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(diǎn)、線、面要素
添加點(diǎn)
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_cn&size=1&scale=1&style=8&x={x}&y={y}&z={z}<ype=6',attr='AutoNavi')
tooltip ='請(qǐng)點(diǎn)擊我查看該點(diǎn)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
Folium.Icon類可以設(shè)置color, icon_color, icon, angle, prefix這5個(gè)參數(shù)：
color的可選項(xiàng)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
icon_color同上
icon可以在Font-Awesome網(wǎng)站中找到對(duì)應(yīng)的名字，并設(shè)置prefix參數(shù)為’fa’
angle以度為單位設(shè)置
其他：
m.add_child(folium.LatLngPopup()) #顯示鼠標(biāo)點(diǎn)擊點(diǎn)經(jīng)緯度
m.add_child(folium.ClickForMarker(popup='Waypoint')) # 將鼠標(biāo)點(diǎn)擊點(diǎn)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)
Circle和CircleMarker的不同：CircleMarker的radius一個(gè)單位是像素，Circle的一個(gè)單位時(shí)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(jí)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(jì)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(jí)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_cn&size=1&scl=1&style=7<ype=1
http://webst0{1-4}.is.autonavi.com/appmaptile?style=7&x={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(guò)zh_cn設(shè)置中文，en設(shè)置英文
size：基本無(wú)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(biāo)注圖
ltype：線性控制，增加后，只對(duì)地圖要素進(jìn)行控制，沒(méi)有文字注記，要素多少，是否透明
這些規(guī)律并不是絕對(duì)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(guó)內(nèi)：http://mt{0-3}.google.cn/vt/lyrs=m&hl=zh-CN&gl=cn&x={x}&y={y}&z={z}
國(guó)外：http://mt{0-3}.google.com/vt/lyrs=m&hl=zh-CN&gl=cn&x={x}&y={y}&z={z}
參數(shù)詳解：
lyrs = 類型
h = roads only 僅限道路
m = standard roadmap 標(biāo)準(zhǔn)路線圖
p = terrain 帶標(biāo)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(biāo)簽的衛(wèi)星圖
gl = 坐標(biāo)系
CN = 中國(guó)火星坐標(biāo)系
hl = 地圖文字語(yǔ)言
zh-CN = 中文
en-US = 英文
x = 瓦片橫坐標(biāo)
y = 瓦片縱坐標(biāo)
z = 縮放級(jí)別 衛(wèi)星圖0-14,路線圖0-17
百度地圖
百度當(dāng)前的瓦片地址：
http://online{0-4}.map.bdimg.com/onlinelabel/?qt=tile&x={x}&y={y}&z={z}&styles=pl&udt=202004151&scaler=2&p=0
http://api{0-3}.map.bdimg.com/customimage/tile?&x={x}&y={y}&z={z}&udt=20180601&scale=1
http://its.map.baidu.com:8002/traffic/TrafficTileService?level={z}&x={x}&y={y}&time=1373790856265&label=web2D&;v=017
備注：瓦片地址中的x和y對(duì)應(yīng)的并不是經(jīng)緯度值，而是瓦片編號(hào)，中國(guó)主要地圖商的瓦片編號(hào)流派：
目前百度的瓦片編號(hào)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=vector&style=0
由于騰訊地圖使用的瓦片編碼時(shí)TMS，所以使用時(shí)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(qǐng)求時(shí)會(huì)隨機(jī)的在url中使用mt0、mt1、mt2、mt3。{z}代表zoom，即縮放級(jí)別，{x}代表列號(hào)，{y}代表行號(hào)。
GeoQ 官網(wǎng)有公開(kāi)的多個(gè)基于 ArcGIS 的地圖服務(wù),均可使用,詳見(jiàn)https://map.geoq.cn/arcgis/rest/services
4. 參考鏈接：
https://leafletjs.com/
https://python-visualization.github.io/folium/
http://openwhatevermap.xyz/
