今天給大家介紹一個非常 NB 的Python 庫，專門用來繪製地圖的，它叫 Folium
1. Folium簡介
Folium是一個基於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語言調用Leaflet的地圖可視化能力。它不單單可以在地圖上展示數據的分佈圖，還可以使用Vincent/Vega在地圖上加以標記。Folium可以讓你用Python強大生態系統來處理數據，然後用Leaflet地圖來展示。
Folium中有許多來自OpenStreetMap、MapQuest Open、MapQuestOpen Aerial、Mapbox和Stamen的內建地圖元件，而且支持使用Mapbox或Cloudmade的API密鑰來定製個性化的地圖元件。Folium支持GeoJSON和TopoJSON兩種文件格式的疊加，也可以將數據連接到這兩種文件格式的疊加層，最後可使用color-brewer配色方案創建分佈圖。
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)
參數說明：
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location (tuple or list, default None)：緯度和經度
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width (pixel int or percentage string (default: ‘100%’))：地圖寬度
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height (pixel int or percentage string (default: ‘100%’))：地圖高度
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tiles (str, default ‘OpenStreetMap’) ：瓦片名稱或使用TileLayer classass.
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min_zoom (int, default 0)：地圖可縮放的最小級別
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max_zoom (int, default 18)：地圖可縮放的最大級別
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zoom_start (int, default 10) ：地圖的初始縮放級別
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attr (string, default None)：當使用自定義瓦片時，傳入自定義瓦片的名詞
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crs (str, default ‘EPSG3857’) ：投影座標系標識
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EPSG3857: Web墨卡託投影后的平面地圖，座標單位爲米。大部分國外地圖使用的時該標準。
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EPSG4326: Web墨卡託投影后的平面地圖，但仍然使用WGS84的經度、緯度表示座標。
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EPSG3395: 墨卡託投影，主要用於航海圖
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Simple: 簡單的x，y匹配，用於自定義瓦片(比如遊戲地圖)
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control_scale (bool, default False) ：是否在地圖上顯示縮放標尺
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prefer_canvas (bool, default False)：強制使用Canvas渲染
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no_touch (bool, default False) ：是否允許觸摸事件
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disable_3d (bool, default False) ：強制使用CSS 3D效果
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zoom_control (bool, default True) ：是否要限制zoom操作
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**kwargs：Leaflets地圖類的其他參數: https://leafletjs.com/reference-1.5.1.html#map
“tiles”參數可選值：
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“OpenStreetMap”
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“Mapbox Bright” (Limited levels of zoom for free tiles)
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“Mapbox Control Room” (Limited levels of zoom for free tiles)
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“Stamen” (Terrain, Toner, and Watercolor)
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“Cloudmade” (Must pass API key)
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“Mapbox” (Must pass API key)
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“CartoDB” (positron and dark_matter)
“tiles”的自定義設置：
img
地球上同一個地理位置的經緯度，在不同的座標系中，會有少量偏移，國內目前常見的座標系主要分爲三種：
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地球座標系——WGS84：常見於GPS設備，Google地圖等國際標準的座標體系。
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火星座標系——GCJ-02：中國國內使用的被強制加密後的座標體系，高德座標就屬於該種座標體系。
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百度座標系——BD-09：百度地圖所使用的座標體系，是在火星座標系的基礎上又進行了一次加密處理。
所以在設置“tiles”時需要考慮目前手中得經緯度屬於那種座標系。
由於投影座標系中沒有GCJ-02和BD-09對應的標識，所以在自定義瓦片時主要經緯度能匹配上，crs中的設置可保持不變。更多詳情介紹請看：瓦片座標系學習
如果需要將地圖保存，只需執行：m.save(“map.html”) 即可。
添加點、線、面要素
添加點
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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='後海公園', tooltip=tooltip, icon=folium.Icon(color='green', prefix='fa', icon='taxi')).add_to(m) -
-
m
img
Folium.Icon類可以設置color, icon_color, icon, angle, prefix這5個參數：
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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
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icon_color同上
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icon可以在Font-Awesome網站中找到對應的名字，並設置prefix參數爲’fa’
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angle以度爲單位設置
其他：
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m.add_child(folium.LatLngPopup()) #顯示鼠標點擊點經緯度 -
m.add_child(folium.ClickForMarker(popup='Waypoint')) # 將鼠標點擊點添加到地圖上
添加圓
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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='後海公園', -
color='#3186cc', -
fill=True, -
fill_color='#3186cc' -
).add_to(m)
img
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
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folium.PolyLine([ -
[39.917834,116.397036], -
[39.928614,116.391746], -
[39.937282,116.403187], -
[39.942143,116.382590] -
],color='red').add_to(m)
img
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='後海公園').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)
img
Folium的其他高級應用
在地圖上顯示前200條犯罪數據
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import folium -
import pandas as pd -
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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') #犯罪數據，包含犯罪所在經緯度 -
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# 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)
img
統計區域犯罪總數
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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%') -
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# 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) -
img
以熱力圖的方式呈現
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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
img
在地圖上呈現GeoJSON邊界數據
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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
img
在GeoJSON上繪製Choropleth分級着色圖
-
# 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
img
3. 各地圖提供商瓦片服務地圖規則
高德地圖
目前高德的瓦片地址有如下兩種：
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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，後者是老版地址。
高德新版的參數：
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lang：可以通過zh_cn設置中文，en設置英文
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size：基本無作用
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scl：瓦片尺寸控制，1=256,2=512
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style：設置影像和路網，style=6爲衛星圖，style=7爲街道圖，style=8爲標註圖
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ltype：線性控制，增加後，只對地圖要素進行控制，沒有文字註記，要素多少，是否透明
這些規律並不是絕對的，有可能有的組合某些參數不起作用。
谷歌地圖
目前谷歌的瓦片地址也存在兩種：
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國內：http://mt{0-3}.google.cn/vt/lyrs=m&hl=zh-CN&gl=cn&x={x}&y={y}&z={z}
-
國外：http://mt{0-3}.google.com/vt/lyrs=m&hl=zh-CN&gl=cn&x={x}&y={y}&z={z}
參數詳解：
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lyrs = 類型
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h = roads only 僅限道路
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m = standard roadmap 標準路線圖
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p = terrain 帶標籤的地形圖
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r = somehow altered roadmap 某種改變的路線圖
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s = satellite only 僅限衛星
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t = terrain only 僅限地形
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y = hybrid 帶標籤的衛星圖
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gl = 座標系
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CN = 中國火星座標系
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hl = 地圖文字語言
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zh-CN = 中文
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en-US = 英文
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x = 瓦片橫座標
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y = 瓦片縱座標
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z = 縮放級別 衛星圖0-14,路線圖0-17
百度地圖
百度當前的瓦片地址：
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http://online{0-4}.map.bdimg.com/onlinelabel/?qt=tile&x={x}&y={y}&z={z}&styles=pl&udt=202004151&scaler=2&p=0
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http://api{0-3}.map.bdimg.com/customimage/tile?&x={x}&y={y}&z={z}&udt=20180601&scale=1
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http://its.map.baidu.com:8002/traffic/TrafficTileService?level={z}&x={x}&y={y}&time=1373790856265&label=web2D&;v=017
備註：瓦片地址中的x和y對應的並不是經緯度值，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，Folium暫不支持。
其他參考資料：
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https://github.com/geometalab/pyGeoTile
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https://github.com/anzhihun/OpenLayers3Primer/blob/master/ch05/05-03.md
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http://www.winseliu.com/blog/2018/01/30/map-started-guide/
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https://github.com/CntChen/tile-lnglat-transform
騰訊地圖
騰訊地圖的瓦片地圖URL格式：
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http://rt1.map.gtimg.com/realtimerender?z={z}&x={x}&y={y}&type=vector&style=0
由於騰訊地圖使用的瓦片編碼時TMS，所以使用時需要額外的設置。具體如下：
其他底圖
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{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。
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GeoQ 官網有公開的多個基於 ArcGIS 的地圖服務,均可使用,詳見https://map.geoq.cn/arcgis/rest/services