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：
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location (tuple or list, default None)：纬度和经度
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width (pixel int or percentage string (default: ‘100%’))：地图宽度
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height (pixel int or percentage string (default: ‘100%’))：地图高度
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tiles (str, default ‘OpenStreetMap’) ：瓦片名称或使用TileLayer classass.
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min_zoom (int, default 0)：地图可缩放的最小级别
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max_zoom (int, default 18)：地图可缩放的最大级别
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zoom_start (int, default 10) ：地图的初始缩放级别
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attr (string, default None)：当使用自定义瓦片时，传入自定义瓦片的名词
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crs (str, default ‘EPSG3857’) ：投影座标系标识
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EPSG3857: Web墨卡托投影后的平面地图，座标单位为米。大部分国外地图使用的时该标准。
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EPSG4326: Web墨卡托投影后的平面地图，但仍然使用WGS84的经度、纬度表示座标。
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EPSG3395: 墨卡托投影，主要用于航海图
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Simple: 简单的x，y匹配，用于自定义瓦片(比如游戏地图)
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control_scale (bool, default False) ：是否在地图上显示缩放标尺
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prefer_canvas (bool, default False)：强制使用Canvas渲染
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no_touch (bool, default False) ：是否允许触摸事件
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disable_3d (bool, default False) ：强制使用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地图类的其他参数: https://leafletjs.com/reference-1.5.1.html#map
“tiles”参数可选值：
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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”的自定义设置：
img
地球上同一个地理位置的经纬度，在不同的座标系中，会有少量偏移，国内目前常见的座标系主要分为三种：
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地球座标系——WGS84：常见于GPS设备，Google地图等国际标准的座标体系。
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火星座标系——GCJ-02：中国国内使用的被强制加密后的座标体系，高德座标就属于该种座标体系。
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百度座标系——BD-09：百度地图所使用的座标体系，是在火星座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座标系。
由于投影座标系中没有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：瓦片座标系学习
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
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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') -
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tooltip ='请点击我查看该点信息' -
folium.Marker([39.937282,116.403187], popup='南锣鼓巷',tooltip=tooltip).add_to(m) -
folium.Marker([39.917834,116.397036], popup='故宫',tooltip=tooltip).add_to(m) -
folium.Marker([39.928614,116.391746], popup='北海公园', tooltip=tooltip, icon=folium.Icon(color='red')).add_to(m) -
folium.Marker([39.942143,116.382590], popup='后海公园', tooltip=tooltip, icon=folium.Icon(color='green', prefix='fa', icon='taxi')).add_to(m) -
-
m
img
Folium.Icon类可以设置color, icon_color, icon, angle, prefix这5个参数：
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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
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icon_color同上
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icon可以在Font-Awesome网站中找到对应的名字，并设置prefix参数为’fa’
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angle以度为单位设置
其他：
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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
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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)
img
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)
img
Folium的其他高级应用
在地图上显示前200条犯罪数据
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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 -
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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
统计区域犯罪总数
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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%') -
-
# 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
以热力图的方式呈现
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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
在地图上呈现GeoJSON边界数据
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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上绘制Choropleth分级着色图
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# 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：
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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，后者是老版地址。
高德新版的参数：
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lang：可以通过zh_cn设置中文，en设置英文
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size：基本无作用
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scl：瓦片尺寸控制，1=256,2=512
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style：设置影像和路网，style=6为卫星图，style=7为街道图，style=8为标注图
-
ltype：线性控制，增加后，只对地图要素进行控制，没有文字注记，要素多少，是否透明
这些规律并不是绝对的，有可能有的组合某些参数不起作用。
谷歌地图
目前谷歌的瓦片地址也存在两种：
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国内：http://mt{0-3}.google.cn/vt/lyrs=m&hl=zh-CN&gl=cn&x={x}&y={y}&z={z}
-
国外：http://mt{0-3}.google.com/vt/lyrs=m&hl=zh-CN&gl=cn&x={x}&y={y}&z={z}
参数详解：
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lyrs = 类型
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h = roads only 仅限道路
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m = standard roadmap 标准路线图
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p = terrain 带标签的地形图
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r = somehow altered roadmap 某种改变的路线图
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s = satellite only 仅限卫星
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t = terrain only 仅限地形
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y = hybrid 带标签的卫星图
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gl = 座标系
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CN = 中国火星座标系
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hl = 地图文字语言
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zh-CN = 中文
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en-US = 英文
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x = 瓦片横座标
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y = 瓦片纵座标
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z = 缩放级别 卫星图0-14,路线图0-17
百度地图
百度当前的瓦片地址：
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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
-
http://its.map.baidu.com:8002/traffic/TrafficTileService?level={z}&x={x}&y={y}&time=1373790856265&label=web2D&;v=017
备注：瓦片地址中的x和y对应的并不是经纬度值，而是瓦片编号，中国主要地图商的瓦片编号流派：
目前百度的瓦片编号比较特殊，Folium暂不支持。
其他参考资料：
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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
腾讯地图
腾讯地图的瓦片地图URL格式：
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http://rt1.map.gtimg.com/realtimerender?z={z}&x={x}&y={y}&type=vector&style=0
由于腾讯地图使用的瓦片编码时TMS，所以使用时需要额外的设置。具体如下：
其他底图
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{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。
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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