Python 如何画出漂亮的地图

Python可以通过多个强大的库来画出漂亮的地图，其中最常用的有Matplotlib配合Basemap、Folium以及Geopandas。这些库不仅可以生成高质量的地理图形，还可以处理地理信息数据、进行地图定制化，并支持在地图上叠加不同的数据层。Folium 特别受欢迎，因为它能够生成交互式地图，而且简单易学。它是基于Leaflet.js开发的，具备轻量级、易用和功能丰富等特点。

首先，我们将深入了解一下Folium 的使用，它可以快速生成交互式地图并允许用户插入多种形式的标记和图层。以下是使用Folium在Python中创建漂亮地图的详细步骤和相关说明。

一、FOLIUM库的安装与基础

安装Folium是一个简单的过程，您只需通过pip命令即可轻松安装：

pip install folium

基础地图的生成 非常简单，只需导入Folium库并创建一个Map对象：

import folium
m = folium.Map(location=[45.5236, -122.6750])  # 这里的两个数字代表地图初始化时的中心点经纬度
m.save('index.html')  # 保存为html文件，可以用浏览器打开

二、自定义地图样式与外观

Folium地图样式可以通过修改其瓦片服务器来获得不同的外观。内置了多种预设的地图样式，例如OpenStreetMap、Stamen TerrAIn、Stamen Toner、Mapbox Bright等。

设置地图类型与控制选项 是非常有用的功能，示例如下：

folium.Map(
    location=[45.5236, -122.6750],
    tiles='Stamen Toner',
    zoom_start=13,  # 初始的缩放级别
    control_scale=True  # 是否显示比例尺
)

三、在地图上添加标记

标记的应用极其广泛，可以用来表示城市、地点、事件，或者添加自定义的文本和图表。插入Markers（标记）与Popups（弹窗） 正是为了实现这些功能。

m = folium.Map(location=[45.372, -121.6972], zoom_start=12, tiles='Stamen Terrain')
tooltip = 'Click me!'
folium.Marker([45.3288, -121.6625], popup='<i>Mt. Hood Meadows</i>', tooltip=tooltip).add_to(m)
folium.Marker([45.3311, -121.7113], popup='<b>Timberline Lodge</b>', tooltip=tooltip).add_to(m)
m.save('markers_on_map.html')

四、数据叠加与图层控制

更高级的地图显示技术涉及到将数据以图层的形式叠加在地图之上，GeoJSON和Choropleth图层 就是这方面的两个例子。GeoJSON图层可以用来表示多种地理信息数据，Choropleth图层是指那些根据地理统计数据而变色的区域图。

import json
假设我们有一个GeoJSON文件
geo_json_data = json.load(open('path_to_geojson_file.json'))
m = folium.Map([43, -100], zoom_start=4)
folium.GeoJson(geo_json_data, name='geojson').add_to(m)
m.save('geojson_map.html')

对于Choropleth图层：

import pandas as pd
假设我们有统计数据和对应的GeoJSON文件
state_geo = 'path_to_geojson_file.json'
state_unemployment = 'path_to_unemployment_data.csv'
state_data = pd.read_csv(state_unemployment)
m = folium.Map(location=[48, -102], zoom_start=3)
folium.Choropleth(
    geo_data=state_geo,
    name='choropleth',
    data=state_data,
    columns=['State', 'Unemployment'],
    key_on='feature.id',
    fill_color='YlGn',
    fill_opacity=0.7,
    line_opacity=0.2,
    legend_name='Unemployment Rate (%)'
).add_to(m)
folium.LayerControl().add_to(m)
m.save('choropleth_map.html')

五、交互式元素与复杂的操作

Folium还支持向地图中添加其他交互式元素，例如HeatMap（热力图）、CircleMarker（圆形标记） 和Polygon（多边形区域） 等，这些高级功能能够让地图表达更丰富的信息。

例如，下面的代码片段向地图中添加一个热力图：

import folium
from folium.plugins import HeatMap
import numpy as np
m = folium.Map([30.5, 114.3], zoom_start=6)
构建假数据
data = (np.random.normal(size=(100, 3)) *
        np.array([[1, 1, 1]]) +
        np.array([[48, 5, 1]])).tolist()
HeatMap(data).add_to(m)
m.save('heat_map.html')

事实上，借助于Folium和相应的地理信息系统数据，我们可以创建几乎任何类型的地图，从简单的地理位置标志，到包含大量交互数据的复杂项目。Python地图绘制库的选择很多，每种工具都有其优势和用途，根据需求选择合适的库至关重要。通过Folium的丰富API和直观操作，即便是初学者也能快速上手，为应用程序或数据分析项目制作漂亮而功能强大的地图。