Python畫地圖

Python作為一種功能強大、易於使用、適應性廣泛的編程語言，逐漸成為了數據科學家們的寵兒。在這個數據驅動的時代，地圖也成為了數據分析、可視化方面的重要組成部分。Python作為一種具備數學模型、數據處理和可視化能力的編程語言，可以輕鬆地通過相應的庫和API完成各種地圖的繪製、分析和展示。本文將從多個方面對Python畫地圖做詳細的闡述，以幫助讀者更好地理解Python在地圖繪製中的應用。

一、Python畫地圖包

Python的cartography包是一個數據可視化的庫，能夠通過繪圖、地圖和地理定位函數對地圖進行快速的繪製和分析。它支持各種類型的地圖，包括點、線、多邊形和等值線。同時，它還提供了一組用於處理和轉換坐標的函數，以便在多種坐標系之間進行轉換。你也可以技巧性地用cartopy包來合併地圖。

安裝cartography可使用以下命令：

pip install cartography

以下代碼示例展示如何使用cartography繪製世界地圖：

import cartopy.crs as ccrs
import cartopy.feature as cfeature
import matplotlib.pyplot as plt

ax = plt.axes(projection=ccrs.PlateCarree())
ax.add_feature(cfeature.BORDERS)
ax.add_feature(cfeature.COASTLINE)
ax.add_feature(cfeature.LAND)
ax.add_feature(cfeature.OCEAN)
plt.show()

二、Python畫地圖南極不全

在使用Python進行地圖繪製時，有些包和API並不全面，缺少某些地區的地圖信息。例如，在使用matplotlib-basemap在南極繪製地圖時，它並不支持繪製完整的南極地圖。如果要使用Python畫全球地圖，需要使用其他可選的庫，如cartopy包來處理。

以下是一個使用cartopy包繪製全球地圖的代碼示例：

import matplotlib.pyplot as plt
import cartopy.crs as ccrs

fig = plt.figure(figsize=(12,6))
ax = fig.add_subplot(1,1,1, projection=ccrs.PlateCarree(central_longitude=180))

ax.add_feature(cartopy.feature.LAND)
ax.add_feature(cartopy.feature.OCEAN)
ax.add_feature(cartopy.feature.COASTLINE)
ax.add_feature(cartopy.feature.BORDERS, linestyle=':')
ax.set_global()
ax.stock_img()
plt.show()

三、Python畫地圖熱圖

Python的seaborn包可用於生成各種熱度圖，包括聚類熱度圖、分層熱度圖和矩陣熱度圖等。它能夠通過繪圖實現對數據集的可視化，有助於數據分析和數據挖掘。

以下是一個使用seaborn包和pandas創建熱圖的代碼示例：

import seaborn as sns
import pandas as pd

df = pd.read_csv('data.csv', index_col=0)
sns.heatmap(df)

四、Python畫地圖範圍

對於想在地圖上添加自己的數據的人來說，掌握如何設置地圖範圍是非常有必要的。Python中有多種方法來控制地圖範圍，其中包括通過基於坐標的方式和基於地名的方式。

以下是一個使用Python繪製中國地圖的代碼示例：

import matplotlib.pyplot as plt
from mpl_toolkits.basemap import Basemap

fig, ax = plt.subplots(figsize=(10,8))

map = Basemap(llcrnrlon=77.59,
              llcrnrlat=13.69,
              urcrnrlon=140.21,
              urcrnrlat=54.89,
              resolution='l', projection='cyl', lat_0 = 37.5, lon_0 = 110)

map.fillcontinents(color='coral', lake_color='aqua')
map.drawmapboundary(fill_color='aqua')
map.drawcountries(linewidth=0.25)
map.drawstates(linewidth=0.25)

plt.show()

五、Python畫地圖高德API

高德地圖API提供了使用Python進行地圖繪製、路線規劃、路徑分析和數據查詢等各種功能。它還提供了Python的SDK，可以方便地使用Python接口調用API服務。

以下是一個使用高德API繪製地圖的代碼示例：

from amap import AMap

apiKey = "your_api_key"
amap = AMap(apiKey)

location = input("請輸入地址：")
res = amap.get_geo(location)

print(res['geocodes'][0]['location'])

六、Python畫地圖單位

在繪製地圖的時候，單位是非常重要的。正確的單位可以使繪製的地圖更具規範性並更好地表達意義。Python支持對地圖中的單位進行控制和調整。

以下是一個使用Python繪製中國地圖以及設置單位的代碼示例：

import matplotlib.pyplot as plt
from mpl_toolkits.basemap import Basemap

fig, ax = plt.subplots(figsize=(10,8))

map = Basemap(llcrnrlon=77.59,
              llcrnrlat=13.69,
              urcrnrlon=140.21,
              urcrnrlat=54.89,
              resolution='l', projection='cyl', lat_0 = 37.5, lon_0 = 110)

map.drawmapboundary(fill_color='aqua')
map.fillcontinents(color='coral', lake_color='aqua')
map.drawcountries(linewidth=0.25)

map.drawmeridians(range(0, 360, 30))
map.drawparallels(range(-90, 90, 30))

plt.show()

七、Python可視化繪製點描地圖

在有關數據的分析和可視化中，點狀地圖常用來顯示地理位置以及量化數據。Python有很多庫和API可以繪製點狀地圖，例如folium、geopandas、bokeh和plotly等。

以下是一個使用folium包繪製美國火車站位置的代碼示例：

import pandas as pd
import numpy as np
import folium

station_data = pd.read_csv('railway_stations.csv', encoding="ISO-8859-1")
station_data = station_data[["Station Name","Latitude","Longitude"]]
station_data = station_data.dropna()

stations_map = folium.Map(location=[42.281988, -83.744284], zoom_start=10)

for index, row in station_data.iterrows():
    folium.Marker(location=(row["Latitude"], row["Longitude"]), popup=row["Station Name"]).add_to(stations_map)
 
stations_map

八、Python畫地圖的庫

在Python中，有多個庫可以用來繪製地圖。常用的庫包括matplotlib-basemap、folium、plotly、geopandas和cartopy等。

以下是一個使用plotly包繪製世界地圖的代碼示例：

import plotly.express as px

df = px.data.gapminder().query("year==2007")

fig = px.choropleth(df, locations="iso_alpha",
                    color="gdpPercap", 
                    hover_name="country",
                    projection="orthographic")
fig.show()

九、Python畫地圖的城市去哪裡找

在使用Python進行地圖繪製時，需要提供地圖的經緯度信息。有些城市的經緯度信息可能不好獲取，這時我們可以藉助API工具或者第三方庫來獲取。

以下是一個使用IPython的geopy庫獲取中華人民共和國主要城市經緯度的代碼示例：

from geopy.geocoders import Nominatim

geolocator = Nominatim(user_agent="my-application")

cities = ["北京市", "上海市", "廣州市", "深圳市", "天津市", "重慶市", "成都市", "杭州市", "武漢市", "西安市"]

for city in cities:
    location = geolocator.geocode(city)
    print("{}的經緯度是：{},{}".format(city, location.latitude, location.longitude))