Python-geopandas 中國(guó)地圖繪制

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上一期的地圖可視化推文教程R-ggplot2 標(biāo)準(zhǔn)中國(guó)地圖制作中，我們?cè)敿?xì)介紹了使用R-ggplot2 包完美繪制中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)地圖，本期推文我們則試著使用Python-geopandas包繪制空間地圖，主要的知識(shí)點(diǎn)如下：

• geopandas 繪制中國(guó)地圖
• matplotlib add_axes()添加南海小地圖
• 繪圖文件分享

geopandas 讀取中國(guó)地圖文件

geopandas提供了非常方便的read_file()方法用于讀取geojson文件，我們直接進(jìn)行默認(rèn)投影(WGS84)的繪制，代碼如下：

file?=?r"中國(guó)省級(jí)地圖GS（2019）1719號(hào).geojson"
nine?=?r"九段線GS（2019）1719號(hào).geojson"
china_main?=?gpd.read_file(file)
china_nine?=?gpd.read_file(nine)
fig,?ax?=?plt.subplots(figsize=(12,?8),dpi=80)
ax?=?china_main.plot(ax=ax)
ax?=?china_nine.plot(ax=ax)

可視化結(jié)果如下：

我們進(jìn)行投影轉(zhuǎn)換(epsg=2343)和進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的設(shè)置，代碼如下：

fig,?ax?=?plt.subplots(figsize=(12,?8),dpi=80)
ax?=?china_main.geometry.to_crs(epsg=2343).plot(fc="white",ec="black",ax=ax)
ax?=?china_nine.geometry.to_crs(epsg=2343).plot(ec="black",ax=ax)

這里注意to_crs(epsg=2343) 就可以進(jìn)行投影轉(zhuǎn)換了。

繪圖數(shù)據(jù)操作

接下來(lái)，我們將我們要繪制的數(shù)據(jù)讀取、轉(zhuǎn)換并繪制在地圖上，數(shù)據(jù)預(yù)覽如下：

我們使用如下代碼將其轉(zhuǎn)換成具有地理信息的geopandas 格式數(shù)據(jù)：

scattergdf?=?gpd.GeoDataFrame(
????scatter,?geometry=gpd.points_from_xy(scatter.lon,?scatter.lat),
????crs="EPSG:4326")
scattergdf.head()

結(jié)果如下：

接下來(lái)再將其轉(zhuǎn)換成 epsg=2343 投影下的數(shù)據(jù)：

scattergdf_2343?=?scattergdf.to_crs(epsg=2343,?inplace=True)

以上就完成的數(shù)據(jù)的處理操作了

地圖可視化繪制

直接給出繪圖代碼，然后再進(jìn)行解釋。主要代碼如下：

fig,?ax?=?plt.subplots(figsize=(8,5),dpi=200,)
plt.rcParams['font.family']?=?['Times?New?Roman']

ax?=?china_main.geometry.to_crs(epsg=2343).plot(fc="white",ec="black",linewidth=.8,ax=ax)
ax?=?china_nine.geometry.to_crs(epsg=2343).plot(color="gray",linewidth=.9,ax=ax)

for?loc,?size,class_name?in?zip(scattergdf_2343.geometry.representative_point(),\
????????????????????????????????scattergdf_2343["data"],scattergdf_2343["class"]):
????ax.scatter(loc.x,loc.y,s=10*size,fc=class_color[class_name],ec="black",lw=.5,zorder=2)?
#添加刻度線
for?spine?in?['top','left',"bottom","right"]:
????ax.spines[spine].set_color("none")

ax.set_xlim(china_nine_2343.geometry[0].x-500000,?china_nine_2343.geometry[1].x)
ax.set_ylim(china_nine_2343.geometry[0].y,?china_nine_2343.geometry[1].y)
ax.set_xticks([])
ax.set_yticks([])
#單獨(dú)繪制圖例散點(diǎn)
ax.scatter([],?[],?c='#E21C21',?s=30,??label='cluster1',ec="black",lw=.5)?
ax.scatter([],?[],?c='#3A7CB5',?s=30,??label='cluster2',ec="black",lw=.5)
ax.scatter([],?[],?c='#51AE4F',?s=30,??label='cluster3',ec="black",lw=.5)

ax.scatter([],?[],?c='white',?s=1*10,label='1',?edgecolor='black',lw=.5)
ax.scatter([],?[],?c='white',?s=2*10,label='2',?edgecolor='black',lw=.5)
ax.scatter([],?[],?c='white',?s=3*10,label='3',?edgecolor='black',lw=.5)
ax.scatter([],?[],?c='white',?s=4*10,label='4',?edgecolor='black',lw=.5)
ax.scatter([],?[],?c='white',?s=5*10,label='5',?edgecolor='black',lw=.5)

ax.legend(frameon=False,ncol=8,loc="upper?center",
?????????fontsize=9,columnspacing=.2)

ax.text(.91,-0.02,'\nVisualization?by?DataCharm',transform?=?ax.transAxes,
????????ha='center',?va='center',fontsize?=?6,color='black')

#添加南海小地圖????
ax_child?=?fig.add_axes([0.688,?0.125,?0.2,?0.2])
ax_child?=?china_main.geometry.to_crs(epsg=2343).plot(ax=ax_child,
????????????????????????????????????????????????????????fc="white",
????????????????????????????????????????????????????????ec="black",)
ax_child?=?china_nine.geometry.to_crs(epsg=2343).plot(ax=ax_child,
????????????????????????????????????????????????????????color="gray",
????????????????????????????????????????????????????????linewidth=.9,
????????????????????????????????????????????????????????)

for?loc,?size,class_name?in?zip(scattergdf_2343.geometry.representative_point(),\
????????????????????????????????scattergdf_2343["data"],scattergdf_2343["class"]):
????ax_child.scatter(loc.x,loc.y,s=10*size,fc=class_color[class_name],ec="black",lw=.5,zorder=2)

ax_child.set_xlim(china_nine_2343.geometry[2].x,?china_nine_2343.geometry[3].x)
ax_child.set_ylim(china_nine_2343.geometry[2].y,?china_nine_2343.geometry[3].y)
#?移除子圖坐標(biāo)軸刻度，
ax_child.set_xticks([])
ax_child.set_yticks([])

• add_axes() 添加南海小地圖

#添加南海小地圖????
ax_child?=?fig.add_axes([0.688,?0.125,?0.2,?0.2])
ax_child?=?china_main.geometry.to_crs(epsg=2343).plot(ax=ax_child,
????????????????????????????????????????????????????????fc="white",
????????????????????????????????????????????????????????ec="black",)
ax_child?=?china_nine.geometry.to_crs(epsg=2343).plot(ax=ax_child,
????????????????????????????????????????????????????????color="gray",
????????????????????????????????????????????????????????linewidth=.9,
????????????????????????????????????????????????????????)

for?loc,?size,class_name?in?zip(scattergdf_2343.geometry.representative_point(),\
????????????????????????????????scattergdf_2343["data"],scattergdf_2343["class"]):
????ax_child.scatter(loc.x,loc.y,s=10*size,fc=class_color[class_name],ec="black",lw=.5,zorder=2)

ax_child.set_xlim(china_nine_2343.geometry[2].x,?china_nine_2343.geometry[3].x)
ax_child.set_ylim(china_nine_2343.geometry[2].y,?china_nine_2343.geometry[3].y)
#?移除子圖坐標(biāo)軸刻度，
ax_child.set_xticks([])
ax_child.set_yticks([])

可以發(fā)現(xiàn)，除了顯示范圍的不同外，其他的和繪制主題部分的代碼一致。

• 單獨(dú)添加圖例

#單獨(dú)繪制圖例散點(diǎn)
ax.scatter([],?[],?c='#E21C21',?s=30,??label='cluster1',ec="black",lw=.5)?
ax.scatter([],?[],?c='#3A7CB5',?s=30,??label='cluster2',ec="black",lw=.5)
ax.scatter([],?[],?c='#51AE4F',?s=30,??label='cluster3',ec="black",lw=.5)

ax.scatter([],?[],?c='white',?s=1*10,label='1',?edgecolor='black',lw=.5)
ax.scatter([],?[],?c='white',?s=2*10,label='2',?edgecolor='black',lw=.5)
ax.scatter([],?[],?c='white',?s=3*10,label='3',?edgecolor='black',lw=.5)
ax.scatter([],?[],?c='white',?s=4*10,label='4',?edgecolor='black',lw=.5)
ax.scatter([],?[],?c='white',?s=5*10,label='5',?edgecolor='black',lw=.5)

ax.legend(frameon=False,ncol=8,loc="upper?center",
?????????fontsize=9,columnspacing=.2)

這部分還是為了更好的定制化圖例，希望大家可以掌握。

最終，我們的可視化效果如下：

注：該數(shù)據(jù)只限于練習(xí)交流，請(qǐng)勿用于科研、出版使用。

總結(jié)

本期推文使用了Python-geopandas進(jìn)行了中國(guó)地圖的繪制,講解了數(shù)據(jù)標(biāo)記，投影轉(zhuǎn)換等內(nèi)容。但需指出的是：

1. geopandas 的安裝較為麻煩，建議使用 conda install --channel conda-forge geopandas 進(jìn)行安裝。
2. Python 繪制空間可視化還是存在部分問(wèn)題(無(wú)法較容易的添加如比例尺、指北針等空間繪圖元素)，也在進(jìn)一步完善過(guò)程中。
   
   

-------------------?End?-------------------

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