本文主要介绍GeoPandas结合matplotlib实现地图的基础可视化。GeoPandas是一个Python开源项目，旨在提供丰富而简单的地理空间数据处理接口。GeoPandas扩展了Pandas的数据类型，并使用matplotlib进行绘图。GeoPandas官方仓库地址为：GeoPandas。GeoPandas的官方文档地址为：GeoPandas-doc。关于GeoPandas的使用见[数据分析与可视化] Python绘制数据地图1-GeoPandas入门指北。

本文所有代码见：Python-Study-Notes

GeoPandas推荐使用Python3.7版本及以上，运行环境最好是linux系统。GeoPandas安装命令如下：

pip install geopandas

如果上述命令安装出问题，则推荐使用conda安装GeoPandas，命令如下：

conda install geopandas

或：

conda install --channel conda-forge geopandas

文章目录

1 基础绘图1.1 绘图接口说明1.2 绘图实例之中国地图绘制 2 分层设色2.1 分层设色基本介绍2.2 绘图实例之用于地图的分层设色 3 参考

# jupyter notebook环境去除warningimport warningswarnings.filterwarnings("ignore")# 查看geopandas版本import geopandas as gpdgpd.__version__

'0.10.2'

1 基础绘图

1.1 绘图接口说明

GeoPandas基于matplotlib库封装高级接口用于制作地图，GeoSeries或GeoDataFrame对象都提供了plot函数以进行对象可视化。与GeoSeries对象相比，GeoDataFrame对象提供的plot函数在参数上更为复杂，也更为常用。

GeoDataFrame对象提供的plot函数的常用输入参数如下：

def GeoDataFrame.plot(column: str, np.array, pd.Series (default None), # 用于绘图的列名或数据列kind: str, # 绘图类型cmap: str, # matplotlib的颜色图Colormapscolor: str, np.array, pd.Series (default None), # 指定所有绘图对象的统一颜色ax: matplotlib.pyplot.Artist (default None), # 指定matplotlib的绘图轴cax: matplotlib.pyplot Artist (default None), # 设置图例的坐标轴categorical: bool (default False), # 是否按照类别设置对象颜色legend: bool (default False), # 是否显示图例，如果column或color参数未赋值，则此参数无效scheme: str (default None), # 用于控制分层设色k：int (default 5), # scheme的层次数vmin：None or float (default None), # 图例cmap的最小值vmax：None or float (default None), # 图例cmap的最大值markersize：str or float or sequence (default None), # 绘图点的大小figsize: tuple of integers (default None), # 用于控制matplotlib.figure.Figurelegend_kwds: dict (default None), # matplotlib图例参数missing_kw: dsdict (default None), # 缺失值区域绘制参数aspect:‘auto’, ‘equal’, None or float (default ‘auto’), # 设置绘图比例**style_kwds: dict, # 其他参数，如对象边界色edgecolor, 对象填充色facecolor, 边界宽linewidth,透明度alpha)->ax: matplotlib axes instance

GeoSeries对象提供的plot函数的常用输入参数如下：

def GeoSeries.plot(s: Series, # GeoSeries对象cmap: str (default None),color: str, np.array, pd.Series, List (default None),ax: matplotlib.pyplot.Artist (default None),figsize: pair of floats (default None),aspect: ‘auto’, ‘equal’, None or float (default ‘auto’),**style_kwds: dict)->ax: matplotlib axes instance

想要更好使用以上参数最好熟悉matplotlib，如有不懂可以查阅matplotlib文档。下面简要介绍GeoPandas中绘图函数的使用。

读取数据集

import geopandas as gpd# 读取自带世界地图数据集world = gpd.read_file(gpd.datasets.get_path('naturalearth_lowres'))# 人口，大洲，国名，国家缩写，ISO国家代码，gdp，地理位置数据world.head()

world.plot()

<matplotlib.axes._subplots.AxesSubplot at 0x7f17b270fe10>

# 读取自带世界各大城市数据集cities = gpd.read_file(gpd.datasets.get_path('naturalearth_cities'))# 名字，地理位置数据cities.head()

分区统计图

GeoPandas可以轻松创建分区统计图（每个形状的颜色基于关联变量值的地图）。只需在plot函数中将参数column设置为要用于指定颜色的列。

# 去除南极地区world = world[(world.pop_est>0) & (world.name!="Antarctica")]# 计算人均gpdworld['gdp_per_cap'] = world.gdp_md_est / world.pop_est# 绘图world.plot(column='gdp_per_cap')

<matplotlib.axes._subplots.AxesSubplot at 0x7f17b241f390>

图例设置

legend=True即可展示图例。

import matplotlib.pyplot as pltfig, ax = plt.subplots(1, 1)# 根据人口绘图数绘制world.plot(column='pop_est', ax=ax, legend=True)

<matplotlib.axes._subplots.AxesSubplot at 0x7f17b23585d0>

但是我们会发现绘图区域和图例区域不对齐，我们通过mpl_toolkits设置图例轴，并通过cax参数直接控制plot函数的图例绘制。

from mpl_toolkits.axes_grid1 import make_axes_locatablefig, ax = plt.subplots(1, 1)divider = make_axes_locatable(ax)# 设置图例，right表示位置，size=5%表示图例宽度，pad表示图例离图片间距cax = divider.append_axes("right", size="5%", pad=0.2)world.plot(column='pop_est', ax=ax, legend=True, cax=cax)

<matplotlib.axes._subplots.AxesSubplot at 0x7f17b21de650>

此外我们可以通过legend_kwds设置图例信息和方向，就像matplotlib那样。

import matplotlib.pyplot as pltfig, ax = plt.subplots(1, 1)world.plot(column='pop_est',ax=ax,legend=True,legend_kwds={'label': "Population by Country and Area",'orientation': "horizontal"})

<matplotlib.axes._subplots.AxesSubplot at 0x7f17b20ec110>

颜色设置

GeoPandas的绘图函数中通过cmap参数设置颜色图，具体cmap参数的设置可以见matplotlib颜色图选择教程。

# 设置颜色图为tab20world.plot(column='gdp_per_cap', cmap='tab20')

<matplotlib.axes._subplots.AxesSubplot at 0x7f17b205a490>

如果只想绘制边界，可以调用boundary属性进行绘制。

world.boundary.plot()

<matplotlib.axes._subplots.AxesSubplot at 0x7f15ac1cecd0>

缺失数据绘制

当绘制项某些地图的数据缺失时，GeoPandas会自动放弃这些区域数据的绘制。如下所示。将Africa地区的gdp_per_cap数据设置为确实，那么将不在地图上绘制Africa地区的图形。

import numpy as npworld.loc[world[world.continent=="Africa"].index, 'gdp_per_cap'] = np.nanworld.plot(column='gdp_per_cap')

<matplotlib.axes._subplots.AxesSubplot at 0x7f15ac0afe50>

如果我们想要在地图上展示缺失值的地区，可以通过missing_kwds设置相应的参数。如下所示：

# 将缺失值地区颜色设置为lightgreyworld.plot(column='gdp_per_cap', missing_kwds={'color': 'lightgrey'})

<matplotlib.axes._subplots.AxesSubplot at 0x7f15ac094250>

# 更复杂的例子，hatch表示内部图像样式ax = world.plot(column='gdp_per_cap', missing_kwds={'color': 'lightgrey','edgecolor':'red',"hatch": "///","label": "Missing values"})# 不显示坐标轴ax.set_axis_off();

图层设置

当我们需要叠加多张地图或多个数据的结果，则需要用到地图的图层。GeoPandas提供了两种方式进行图层设置，但是要注意的是在合并地图之前，始终确保它们共享一个共同的坐标参考系crs。如将world地图和cities地图合并绘制。

# 以world数据集为准，对齐crscities.plot(marker='*', color='green', markersize=5)cities = cities.to_crs(world.crs)

第一种方式最为简单，直接通过ax参数控制绘图轴来实现图层叠加。

# base为绘图轴base = world.plot(color='white', edgecolor='black')cities.plot(ax=base, marker='o', color='red', markersize=5);

第二种方式最为灵活，即通过matplotlib控制绘图。如果想要绘制更加美观的地图，这种方式更加推荐，但是需要了解matplotlib的使用。

import matplotlib.pyplot as plt# 设置绘图轴fig, ax = plt.subplots()ax.set_aspect('equal')world.plot(ax=ax, color='white', edgecolor='black')cities.plot(ax=ax, marker='o', color='red', markersize=5)plt.show()

图层顺序控制

如果我们需要控制地图图层的展示顺序，即哪张图片显示在前。一种办法是通过绘图顺序设置，后绘制的数据的图层顺序越靠上。一种是通过zorder参数设置图层顺序，zorder值越大，表示图层顺序越靠上。如下所示：

# cities先绘制，则图层顺序更靠下，导致一些数据点被world图层遮盖。ax = cities.plot(color='k')world.plot(ax=ax);

# 调整绘图顺序，完整显示cities数据点ax = world.plot()cities.plot(ax=ax,color='k')

<matplotlib.axes._subplots.AxesSubplot at 0x7f159d535f10>

# 通过zorder参数设置图层顺序，完整显示cities数据点ax = cities.plot(color='k',zorder=2)world.plot(ax=ax,zorder=1)

<matplotlib.axes._subplots.AxesSubplot at 0x7f159d4e8a10>

Pandas Plots

GeoPandas的Plot函数还允许设置kind参数绘制不同类型的图形，kind默认为geo（地图），其他可选参数与pandas默认提供的绘图函数一致。pandas默认提供的绘图函数见：Chart visualization。

gdf = world.head(10)gdf.plot(kind='scatter', x="pop_est", y="gdp_md_est")

<matplotlib.axes._subplots.AxesSubplot at 0x7f159d5d69d0>

1.2 绘图实例之中国地图绘制

该实例主要参考：

基于geopandas的空间数据分析之基础可视化geopandas 中国地图绘制

1 读取地图数据

import geopandas as gpdimport matplotlib.pyplot as plt# 读取中国地图数据，数据来自DataV.GeoAtlas，将其投影到EPSG:4573data = gpd.read_file('https://geo./areas_v3/bound/100000_full.json').to_crs('EPSG:4573')# 中国有34个省级行政区，最后一条数据为南海九段线data.shape

(35, 8)

# 保存各个省级行政区的面积，单位万平方公里data['area'] = data.area/1e6/1e4# 中国疆域总面积，和官方数据会有差距data['area'].sum()

989.1500769770855

# 查看最后五条数据data.tail()

# 拆分数据nine_dotted_line = data.iloc[-1]data = data[:-1]nine_dotted_line

adcode 100000_JDname adcharJDchildrenNum NaNlevelNaNparent NaNsubFeatureIndexNaNgeometry MULTIPOLYGON (((20309263.208229765 2708129.154...area0.280824Name: 34, dtype: object

2 地图绘制

# 创建画布matplotlibfig, ax = plt.subplots(figsize=(12, 9))# 绘制主要区域ax = data.plot(ax=ax)# 绘制九段线ax = gpd.GeoSeries(nine_dotted_line.geometry).plot(ax=ax,edgecolor='red',linewidth=3)# 保存结果fig.savefig('res.png', dpi=300, bbox_inches='tight')

3 绘图自定义

# 创建画布matplotlibfig, ax = plt.subplots(figsize=(12, 9))# 绘制主要区域ax = data.plot(ax=ax,facecolor='grey',edgecolor='lightgrey',alpha=0.8,linewidth=1)# 绘制九段线ax = gpd.GeoSeries(nine_dotted_line.geometry).plot(ax=ax,edgecolor='grey',linewidth=3)# 强调首都ax = data[data.name=="北京市"].representative_point().plot(ax=ax, facecolor='red',marker='*', markersize=150) # 强调港澳台# 设置字体fontdict = {'family':'FZSongYi-Z13S', 'size':8, 'color': "blue",'weight': 'bold'}for index in data[data.adcode.isin(['710000','810000','820000'])].index:if data.iloc[index]['name'] == "台湾省":x = data.iloc[index].geometry.centroid.xy = data.iloc[index].geometry.centroid.yname = "台湾省"ax.text(x, y, name, ha="center", va="center", fontdict=fontdict)elif data.iloc[index]['name'] == "香港特别行政区":x = data.iloc[index].geometry.centroid.xy = data.iloc[index].geometry.centroid.yname = "香港"ax.text(x, y, name, ha="left", va="top", fontdict=fontdict)gpd.GeoSeries(data.iloc[index].geometry.centroid).plot(ax=ax, facecolor='black', markersize=5)elif data.iloc[index]['name'] == "澳门特别行政区":x = data.iloc[index].geometry.centroid.xy = data.iloc[index].geometry.centroid.yname = "澳门"ax.text(x, y, name, ha="right", va="top", fontdict=fontdict)gpd.GeoSeries(data.iloc[index].geometry.centroid).plot(ax=ax, facecolor='black', markersize=5)# 移除坐标轴ax.axis('off')

(15508157.566510478, 20969512.421140186, 92287.9282521, 6384866.68627745)

4 图例设置

这里采用单独绘制图例的方式来创建图例，需要对matplotlib使用有一定的了解。

# 创建画布matplotlibfig, ax = plt.subplots(figsize=(12, 9))# 绘制主要区域ax = data.plot(ax=ax,facecolor='grey',edgecolor='lightgrey',alpha=0.8,linewidth=1)# 绘制九段线ax = gpd.GeoSeries(nine_dotted_line.geometry).plot(ax=ax,edgecolor='grey',linewidth=3)# 强调首都ax = data[data.name=="北京市"].representative_point().plot(ax=ax, facecolor='red',marker='*', markersize=150) # 强调港澳台# 设置字体fontdict = {'family':'FZSongYi-Z13S', 'size':8, 'color': "blue",'weight': 'bold'}# 这一段代码可能因为不同matplotlib版本出现不同结果for index in data[data.adcode.isin(['710000','810000','820000'])].index:if data.iloc[index]['name'] == "台湾省":x = data.iloc[index].geometry.centroid.xy = data.iloc[index].geometry.centroid.yname = "台湾省"ax.text(x, y, name, ha="center", va="center", fontdict=fontdict)elif data.iloc[index]['name'] == "香港特别行政区":x = data.iloc[index].geometry.centroid.xy = data.iloc[index].geometry.centroid.yname = "香港"ax.text(x, y, name, ha="left", va="top", fontdict=fontdict)gpd.GeoSeries(data.iloc[index].geometry.centroid).plot(ax=ax, facecolor='black', markersize=5)elif data.iloc[index]['name'] == "澳门特别行政区":x = data.iloc[index].geometry.centroid.xy = data.iloc[index].geometry.centroid.yname = "澳门"ax.text(x, y, name, ha="right", va="top", fontdict=fontdict)gpd.GeoSeries(data.iloc[index].geometry.centroid).plot(ax=ax, facecolor='black', markersize=5)# 移除坐标轴ax.axis('off')# 单独绘制图例plt.rcParams["font.family"] = 'FZSongYi-Z13S'ax.scatter([], [], c='red', s=80, marker='*', label='首都')ax.plot([], [], c='grey',linewidth=3, label='南海九段线') # 设置图例顺序handles, labels = ax.get_legend_handles_labels()ax.legend(handles[::-1], labels[::-1], title="图例",frameon=True, shadow=True, loc="lower left",fontsize=10)# ax.legend(title="图例",frameon=True, shadow=True, loc="lower left",fontsize=10)

<matplotlib.legend.Legend at 0x7f159cbe7510>

5 小地图绘制

在很多中国地图中，南海诸岛区域都是在右下角的小地图单独绘制。在GeoPandas中想要实现这一功能，可以通过matplotlib的add_axes函数实现。add_axes主要功能为为新增绘图子区域，该区域可以位于画布中任意区域，且可设置任意大小。add_axes输入参数为(left, bottom, width, height)，left, bottom表示相对画布的比例坐标，width和height表示相对画布的比例长宽。

这种绘图方式非常不专业，也不推荐，建议只是学习使用思路。具体使用看如下代码。

# 创建画布fig = plt.figure(figsize=(6,3))# 创建一个填充整个画布的子图ax = fig.add_axes((0,0,1,1))# 从画布宽40%，高40%处绘制子图 ax_child = fig.add_axes((0.4,0.4,0.2,0.2))

具体添加小地图首先确定中国大陆区域范围和南海范围，然后分开绘制。

from shapely.geometry import Point# 设中国大陆区域范围和南海范围，估计得到bound = gpd.GeoDataFrame({'x': [80, 140, 106.5, 123],'y': [15, 50, 2.8, 24.5]})bound.geometry = bound.apply(lambda row: Point([row['x'], row['y']]), axis=1)# 初始化CRSbound.crs = 'EPSG:4326'bound = bound.to_crs('EPSG:4573')bound

# 创建画布matplotlibfig, ax = plt.subplots(figsize=(12, 9))# 绘制主要区域ax = data.plot(ax=ax,facecolor='grey',edgecolor='lightgrey',alpha=0.8,linewidth=1)# 绘制九段线ax = gpd.GeoSeries(nine_dotted_line.geometry).plot(ax=ax,edgecolor='grey',linewidth=3)# 强调首都ax = data[data.name=="北京市"].representative_point().plot(ax=ax, facecolor='red',marker='*', markersize=150) # 强调港澳台# 设置字体fontdict = {'family':'FZSongYi-Z13S', 'size':8, 'color': "blue",'weight': 'bold'}# 这一段代码可能因为不同matplotlib版本出现不同结果for index in data[data.adcode.isin(['710000','810000','820000'])].index:if data.iloc[index]['name'] == "台湾省":x = data.iloc[index].geometry.centroid.xy = data.iloc[index].geometry.centroid.yname = "台湾省"ax.text(x, y, name, ha="center", va="center", fontdict=fontdict)elif data.iloc[index]['name'] == "香港特别行政区":x = data.iloc[index].geometry.centroid.xy = data.iloc[index].geometry.centroid.yname = "香港"ax.text(x, y, name, ha="left", va="top", fontdict=fontdict)gpd.GeoSeries(data.iloc[index].geometry.centroid).plot(ax=ax, facecolor='black', markersize=5)elif data.iloc[index]['name'] == "澳门特别行政区":x = data.iloc[index].geometry.centroid.xy = data.iloc[index].geometry.centroid.yname = "澳门"ax.text(x, y, name, ha="right", va="top", fontdict=fontdict)gpd.GeoSeries(data.iloc[index].geometry.centroid).plot(ax=ax, facecolor='black', markersize=5)# 设置大陆区域范围ax.set_xlim(bound.geometry[0].x, bound.geometry[1].x)ax.set_ylim(bound.geometry[0].y, bound.geometry[1].y)# 移除坐标轴ax.axis('off')# 单独绘制图例plt.rcParams["font.family"] = 'FZSongYi-Z13S'ax.scatter([], [], c='red', s=80, marker='*', label='首都')ax.plot([], [], c='grey',linewidth=3, label='南海九段线') # 设置图例顺序handles, labels = ax.get_legend_handles_labels()ax.legend(handles[::-1], labels[::-1], title="图例",frameon=True, shadow=True, loc="lower left",fontsize=10)# ax.legend(title="图例",frameon=True, shadow=True, loc="lower left",fontsize=10)# 创建南海插图对应的子图，调整这些参数以调整地图位置ax_child = fig.add_axes([0.75, 0.15, 0.2, 0.2])ax_child = data.plot(ax=ax_child,facecolor='grey',edgecolor='lightgrey',alpha=0.8,linewidth=1)# 绘制九段线ax_child = gpd.GeoSeries(nine_dotted_line.geometry).plot(ax=ax_child,edgecolor='grey',linewidth=3)# 设置子图显示范围ax_child.set_xlim(bound.geometry[2].x, bound.geometry[3].x)ax_child.set_ylim(bound.geometry[2].y, bound.geometry[3].y)ax_child.text(0.98,0.02,'Produced by luohenyueji',transform = ax.transAxes,ha='center', va='center',fontsize = 12,color='black')# 移除子图坐标轴ax_child.set_xticks([])ax_child.set_yticks([])fig.savefig('res.png', dpi=300, bbox_inches='tight')

2 分层设色

2.1 分层设色基本介绍

如下代码所示，绘制江苏省地级市GDP地图。

# 读取江苏省各市GDP数据import geopandas as gpdimport matplotlib.pyplot as pltimport pandas as pdplt.rcParams["font.family"] = 'FZSongYi-Z13S'# 数据来自互联网gdp = pd.read_csv("江苏省各市GDP.csv")gdp

# 读取江苏地图数据，数据来自DataV.GeoAtlas，将其投影到EPSG:4573data = gpd.read_file('https://geo./areas_v3/bound/320000_full.json').to_crs('EPSG:4573')# 合并数据data = data.join(gdp.set_index('地级市')["GDP（亿元）"],on='name')# 修改列名data.rename(columns={'GDP（亿元）':'GDP'},inplace=True)data.head()

fig, ax = plt.subplots(figsize=(9, 9))# legend_kwds设置matplotlib的legend参数data.plot(ax=ax,column='GDP', cmap='coolwarm', legend=True,legend_kwds={'label': "GDP（亿元）", 'shrink':0.5})ax.axis('off')# 设置fontdict = {'family':'FZSongYi-Z13S', 'size':8, 'color': "black",'weight': 'bold'}# 设置标题ax.set_title('江苏省地级市GDP数据可视化', fontsize=24) for index in data.index:x = data.iloc[index].geometry.centroid.xy = data.iloc[index].geometry.centroid.yname = data.iloc[index]["name"]if name in ["苏州市","无锡市"]:x = x*1.001ax.text(x, y, name, ha="center", va="center", fontdict=fontdict)# 保存图片fig.savefig('res.png', dpi=300, bbox_inches='tight')

可以看到在上述地图中，由于苏州市的数值太大，其他数据被压缩到浅色区域，无法有效展示数据分布。需要使用地图分层设色来更好地展示数据。地图分层设色是一种常见的地图可视化方式，它可以将地图上的数据按照不同的分类进行分层，并对每一层数据进行不同的颜色设定，以便更加直观地展现地理空间数据的分布情况和特征。

在本文通过Python模块mapclassify用于分层设色和数据可视化。使用mapclassify之前需要输入以下命令安装相关模块：

pip install mapclassify

mapclassify官方仓库见：mapclassify。mapclassify提供了多种分组方法，可以帮助我们更好地理解数据的分布情况，mapclassify提供的方法包括：

BoxPlot: 基于箱线图的分类方法。这种分类方法适用于数据分布比较规律的情况。EqualInterval: 等距离分类方法。这种分类方法将数据划分为等距离的若干区间。适用于数据分布比较均匀的情况。FisherJenks: 基于Fisher-Jenks算法的分类方法。这种分类方法将数据划分为若干区间，使得每个区间内部的差异最小，不同区间之间的差异最大。适用于数据分布比较不规律的情况。HeadTailBreaks: 基于Head-Tail算法的分类方法。这种分类方法将给定的数据集分为两部分：头部和尾部。头部通常包含出现频率最高的值，而尾部包含出现频率较低的值。适用于识别数据集中的异常值和离群值。JenksCaspall: 基于Jenks-Caspall算法的分类方法。这种分类方法根据数据中发现的自然分组将数据集划分为类。适用于需要将数据分类为几个具有明显含义的区间的情况。JenksCaspallForced: 强制基于Jenks-Caspall算法的分类方法。与JenksCaspall算法类似，但是它对区间的数量和大小有更强的控制力。适用于需要精确控制区间数量和大小的情况。JenksCaspallSampled: 采样基于Jenks-Caspall算法的分类方法。该方法对数据进行采样，然后使用Jenks-Caspall算法对采样后的数据进行分类，适用于数据量比较大的情况。MaxP: 基于最大界限的分类方法。这种分类方法将数据划分为几个区间，使得不同区间之间的差异最大。适用于需要将数据分类为几个具有明显差异的区间的情况。MaximumBreaks: 基于最大间隔的分类方法。这种分类方法与MaxP算法类似，但是它更加注重区间的可理解性。适用于需要将数据分类为几个具有明显含义的区间的情况。NaturalBreaks: 基于自然间隔的分类方法。这种分类方法将数据划分为几个区间，使得每个区间内部的差异最小，不同区间之间的差异最大。适用于数据分布比较不规律的情况Quantiles: 基于分位数的分类方法。Percentiles: 基于百分位数的分类方法。StdMean: 基于标准差分组的分类方法。UserDefined: 基于自定义分组的分类方法。

关于以上常用方法的具体介绍可以看看基于geopandas的空间数据分析——深入浅出分层设色。mapclassify对数据进行分类简单使用方法如下：

示例1

import mapclassify# 导入示例数据y = mapclassify.load_example()print(type(y))print(y.mean(),y.min(), y.max())y.head()

<class 'pandas.core.series.Series'>125.92810344827588 0.13 4111.450 329.9210.4225.90314.0342.78Name: emp/sq km, dtype: float64

mapclassify.EqualInterval(y)

EqualIntervalInterval Count--------------------------[ 0.13, 822.39] | 57( 822.39, 1644.66] |0(1644.66, 2466.92] |0(2466.92, 3289.19] |0(3289.19, 4111.45] |1

示例2

y = [1,2,3,4,5,6,7,8,9,0]# 分为四个区间mapclassify.JenksCaspall(y, k=4)

JenksCaspallIntervalCount--------------------[0.00, 2.00] |3(2.00, 4.00] |2(4.00, 6.00] |2(6.00, 9.00] |3

示例3

y = [1,2,3,4,5,6,7,8,9,0]# 自定义区间mapclassify.UserDefined(y, bins=[5, 8, 9])

UserDefinedIntervalCount--------------------[0.00, 5.00] |6(5.00, 8.00] |3(8.00, 9.00] |1

示例4

import mapclassify import pandasfrom numpy import linspace as lspdemo = [lsp(3,8,num=10), lsp(10, 0, num=10), lsp(-5, 15, num=10)]demo = pandas.DataFrame(demo).Tdemo.head()

# 使用apply函数应用分层，rolling表示是否进行滑动窗口计算以消除随机波动demo.apply(mapclassify.Quantiles.make(rolling=True)).head()

2.2 绘图实例之用于地图的分层设色

方法1

GeoPandas中分层设色可以通过plot函数中的scheme参数和k参数设置数据分层方式和分层类别数。如下所示，通过JenksCaspall将GDP数据分为4级，可以直观看到GDP数据在第一梯队的城市有哪些。

fig, ax = plt.subplots(figsize=(9, 9))# 使用分层设色后,legend_kwds要进行相应修改data.plot(ax=ax,column='GDP', cmap='coolwarm', legend=True,scheme='JenksCaspall',k=4,legend_kwds={'loc': 'lower left','title': 'GDP数据分级（亿元）',})ax.axis('off')# 设置fontdict = {'family':'FZSongYi-Z13S', 'size':8, 'color': "black",'weight': 'bold'}# 设置标题ax.set_title('江苏省地级市GDP数据可视化', fontsize=24) for index in data.index:x = data.iloc[index].geometry.centroid.xy = data.iloc[index].geometry.centroid.yname = data.iloc[index]["name"]if name in ["苏州市","无锡市"]:x = x*1.001ax.text(x, y, name, ha="center", va="center", fontdict=fontdict)# 保存图片fig.savefig('res.png', dpi=300, bbox_inches='tight')

方法2

在GeoPandas中也可以通过mapclassify直接处理数据，生成新的数据列进行展示。通过该种方式可以看到，苏州和南京的GDP领先于其他地级市。

# 创建分类器classifier = mapclassify.HeadTailBreaks(data['GDP'])classifier

HeadTailBreaksInterval Count----------------------------[ 4005.00, 9473.76] |8( 9473.76, 15329.34] |3(15329.34, 20433.10] |1(20433.10, 23958.30] |1

# 赋值数据data['GDP_class'] = data['GDP'].apply(classifier)data['GDP_class'] = data['GDP_class'].apply(lambda x : int(x))data.head()

import matplotlib.colors as colorsfig, ax = plt.subplots(figsize=(9, 9))# 设置分层颜色条cmap = plt.cm.get_cmap('coolwarm', len(set(data['GDP_class'])))# vmax和vmin设置是为了让等级值居中data.plot(ax=ax,column='GDP_class', cmap=cmap, legend=False,vmin=-0.5,vmax=3.5)ax.axis('off')# 设置Colorbar的刻度cbar = ax.get_figure().colorbar(ax.collections[0],shrink=0.5)cbar.set_ticks([0,1,2,3])cbar.set_label('GDP数据分级')cbar.set_ticklabels(['等级0','等级1','等级2','等级3'])# 隐藏刻度线ticks = cbar.ax.get_yaxis().get_major_ticks()for tick in ticks:tick.tick1line.set_visible(False)tick.tick2line.set_visible(False)# 设置fontdict = {'family':'FZSongYi-Z13S', 'size':8, 'color': "black",'weight': 'bold'}# 设置标题ax.set_title('江苏省地级市GDP数据可视化', fontsize=24) for index in data.index:x = data.iloc[index].geometry.centroid.xy = data.iloc[index].geometry.centroid.yname = data.iloc[index]["name"]if name in ["苏州市","无锡市"]:x = x*1.001ax.text(x, y, name, ha="center", va="center", fontdict=fontdict)# 保存图片fig.savefig('res.png', dpi=300, bbox_inches='tight')

方法3

分层设色不仅可以设置各区域的颜色，也可以设置各区域的填充图案

# 创建分类器classifier = mapclassify.MaximumBreaks(data['GDP'], k=3)classifier

MaximumBreaksInterval Count----------------------------[ 4005.00, 13115.20] | 10(13115.20, 20433.10] |2(20433.10, 23958.30] |1

# 赋值数据data['GDP_class'] = data['GDP'].apply(classifier)data['GDP_class'] = data['GDP_class'].apply(lambda x : int(x))data.head()

import matplotlib.patches as mpatches# 设置图案列表patterns = ["///", "", "*", "\\\\",".", "o", "O",]cmap = plt.cm.get_cmap('coolwarm', len(set(data['GDP_class'])))color_list = cmap([0,1,2])fig, ax = plt.subplots(figsize=(9, 9))# 自定义图示legend_list = []# 按层次设置legendfor i in set(data['GDP_class']):tmp = data[data['GDP_class']==i]tmp.plot(ax=ax,column='GDP_class', legend=False,hatch=patterns[i],edgecolor='black',color=color_list[i], linestyle='-',linewidth=2)legend_list.append(mpatches.Patch(facecolor=color_list[i], edgecolor='black',linestyle='-', linewidth=2,hatch=patterns[i], label='等级{}'.format(i)))ax.axis('off')# 设置标题ax.set_title('江苏省地级市GDP数据可视化', fontsize=24) # 自定义图示ax.legend(handles = legend_list, loc='best', fontsize=12, title='GDP数据分级', shadow=True)# 保存图片fig.savefig('res.png', dpi=300, bbox_inches='tight')

3 参考

GeoPandasGeoPandas-doc[数据分析与可视化] Python绘制数据地图1-GeoPandas入门指北Chart visualization基于geopandas的空间数据分析之基础可视化geopandas 中国地图绘制mapclassify基于geopandas的空间数据分析——深入浅出分层设色