绘制卫星地图上的数据

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如何在python（笔记本电脑）中使用高分辨率的卫星背景图像在地图上绘制(lat, lon, value)数据？

我正在爬行整个互联网，但找不到任何有用的东西。 Folium不提供卫星瓷砖。 SimpleKML和googleearthplot似乎只对巨大的低分辨率地球数据有用。 EarthPy可以接受图像拼贴，但它们与NASA网站的链接仅提供> 0.1度的低分辨率图像。 Cartopy是matplotlib用户的新希望，但我找不到任何卫星图像拼贴的例子。

令人沮丧的是特别大，因为使用R包装，例如：RGoogleMaps这项工作非常容易。

plotmap(lat, lon, col=palette(value), data=mydataframe, zoom = 17, maptype="satellite")

我们怎样才能用Python做到这一点？ plot on satellite maps

python pandas google-maps plot maps
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另一种选择是使用gmplot。它基本上是围绕Google Maps javascript API的python包装器，允许您生成.html文件，使用背景中的地图渲染您的绘图。

在这里，我用它来绘制一个卫星图像背景的随机游走（默认情况下不支持这种地图类型，但它非常简单，使它工作）：

from gmplot import GoogleMapPlotter
from random import random

# We subclass this just to change the map type
class CustomGoogleMapPlotter(GoogleMapPlotter):
    def __init__(self, center_lat, center_lng, zoom, apikey='',
                 map_type='satellite'):
        super().__init__(center_lat, center_lng, zoom, apikey)

        self.map_type = map_type
        assert(self.map_type in ['roadmap', 'satellite', 'hybrid', 'terrain'])

    def write_map(self,  f):
        f.write('\t\tvar centerlatlng = new google.maps.LatLng(%f, %f);\n' %
                (self.center[0], self.center[1]))
        f.write('\t\tvar myOptions = {\n')
        f.write('\t\t\tzoom: %d,\n' % (self.zoom))
        f.write('\t\t\tcenter: centerlatlng,\n')

        # This is the only line we change
        f.write('\t\t\tmapTypeId: \'{}\'\n'.format(self.map_type))


        f.write('\t\t};\n')
        f.write(
            '\t\tvar map = new google.maps.Map(document.getElementById("map_canvas"), myOptions);\n')
        f.write('\n')

initial_zoom = 16
num_pts = 40

lats = [37.428]
lons = [-122.145]
for pt in range(num_pts):
    lats.append(lats[-1] + (random() - 0.5)/100)
    lons.append(lons[-1] + random()/100)
gmap = CustomGoogleMapPlotter(lats[0], lons[0], initial_zoom,
                              map_type='satellite')
gmap.plot(lats, lons, 'cornflowerblue', edge_width=10)

gmap.draw("mymap.html")

您可以在浏览器中打开生成的.html文件，并像使用Google地图一样进行交互。不幸的是，这意味着你不会得到一个漂亮的matplotlib图形窗口或任何东西，所以为了生成一个图像文件，你需要自己截取屏幕截图或者破解一些东西来为你呈现HTML。

要记住的另一件事是你可能需要一个Google Maps API key，否则你会像我一样得到一个丑陋的黑暗水印地图：

Random walk map

此外，由于您想要将值描绘为颜色，您需要手动将它们转换为颜色字符串并使用gmap.scatter()方法。如果您对此方法感兴趣，请告诉我，以便我可以尝试提供一些代码来做到这一点。

更新

这是一个版本，支持将值编码为卫星图像上散点图中的颜色。为了达到这个效果，我使用matplotlib的色彩图。您可以根据需要更改色彩映射，查看选项列表here。我还提供了一些代码来从文件apikey.txt中读取API密钥，它允许每个研究人员使用他们自己的密钥而不更改代码（如果没有找到这样的文件，默认情况下没有像往常那样没有API密钥）。

import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.colors import Normalize
from matplotlib.cm import ScalarMappable
from gmplot import GoogleMapPlotter
from random import random


class CustomGoogleMapPlotter(GoogleMapPlotter):
    def __init__(self, center_lat, center_lng, zoom, apikey='',
                 map_type='satellite'):
        if apikey == '':
            try:
                with open('apikey.txt', 'r') as apifile:
                    apikey = apifile.readline()
            except FileNotFoundError:
                pass
        super().__init__(center_lat, center_lng, zoom, apikey)

        self.map_type = map_type
        assert(self.map_type in ['roadmap', 'satellite', 'hybrid', 'terrain'])

    def write_map(self,  f):
        f.write('\t\tvar centerlatlng = new google.maps.LatLng(%f, %f);\n' %
                (self.center[0], self.center[1]))
        f.write('\t\tvar myOptions = {\n')
        f.write('\t\t\tzoom: %d,\n' % (self.zoom))
        f.write('\t\t\tcenter: centerlatlng,\n')

        # Change this line to allow different map types
        f.write('\t\t\tmapTypeId: \'{}\'\n'.format(self.map_type))

        f.write('\t\t};\n')
        f.write(
            '\t\tvar map = new google.maps.Map(document.getElementById("map_canvas"), myOptions);\n')
        f.write('\n')

    def color_scatter(self, lats, lngs, values=None, colormap='coolwarm',
                      size=None, marker=False, s=None, **kwargs):
        def rgb2hex(rgb):
            """ Convert RGBA or RGB to #RRGGBB """
            rgb = list(rgb[0:3]) # remove alpha if present
            rgb = [int(c * 255) for c in rgb]
            hexcolor = '#%02x%02x%02x' % tuple(rgb)
            return hexcolor

        if values is None:
            colors = [None for _ in lats]
        else:
            cmap = plt.get_cmap(colormap)
            norm = Normalize(vmin=min(values), vmax=max(values))
            scalar_map = ScalarMappable(norm=norm, cmap=cmap)
            colors = [rgb2hex(scalar_map.to_rgba(value)) for value in values]
        for lat, lon, c in zip(lats, lngs, colors):
            self.scatter(lats=[lat], lngs=[lon], c=c, size=size, marker=marker,
                         s=s, **kwargs)


initial_zoom = 12
num_pts = 40

lats = [37.428]
lons = [-122.145]
values = [random() * 20]
for pt in range(num_pts):
    lats.append(lats[-1] + (random() - 0.5)/100)
    lons.append(lons[-1] + random()/100)
    values.append(values[-1] + random())
gmap = CustomGoogleMapPlotter(lats[0], lons[0], initial_zoom,
                              map_type='satellite')
gmap.color_scatter(lats, lons, values, colormap='coolwarm')

gmap.draw("mymap.html")

作为一个例子，我使用了一系列单调递增的值，这些值在coolwarm色彩映射中很好地从蓝色阴影映射到红色：

New map example with colors

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通过注册Mapbox（mapbox.com）并使用他们提供的API密钥，您可以获得folium使用自定义tileset（他们的API_key=和tile='Mapbox'参数似乎对我不起作用）。

例如。这适用于我（但公共可用地图的分辨率根据位置而有所不同）：

import folium

mapboxAccessToken = 'your api key from mapbox'

mapboxTilesetId = 'mapbox.satellite'


m = folium.Map(
    location=[51.4826486,12.7034238],
    zoom_start=16,
    tiles='https://api.tiles.mapbox.com/v4/' + mapboxTilesetId + '/{z}/{x}/{y}.png?access_token=' + mapboxAccessToken,
    attr='mapbox.com'
)

tooltip = 'Click me!'

folium.Marker([51.482696, 12.703918], popup='<i>Marker 1</i>', tooltip=tooltip).add_to(m)
folium.Marker([51.481696, 12.703818], popup='<b>Marker 2</b>', tooltip=tooltip).add_to(m)

m

我从来没有真正使用过Mapbox，但如果您碰巧有想要使用的图像，您甚至可以创建自己的tileset。

注意：我先在我的笔记本安装盘中运行了这个：

import sys
!{sys.executable} -m pip install folium

回应评论：

  • Mapbox是一家提供位置和地图服务的公司（正如我所提到的，我从未使用它们，我想你可以在https://www.mapbox.com找到更多信息）
  • Mapbox需要令牌，因为它不是无限制的免费服务......即。他们会给你一个令牌来跟踪请求......如果你使用超过免费分配中包含的内容，我猜他们会限制你的帐户
  • “v4”只是Mapbox API路线的一部分。我猜他们也有v1，v2等
  • 是否有较新版本的瓷砖？我不确定，我想你可以看看Mapbox的文档。看起来您也可以将自己的地图上传到Mapbox，然后他们会存储它们并将它们发送给您。
  • 如何将x轴/ y轴添加到输出？我不太确定。但是folium是LeafletJS的包装，plugins是一个有很多here的流行图书馆。编写一个类来包装任何LeafetJS插件看起来并不太棘手（参见开箱即用的例子from bokeh.io import output_notebook, show from bokeh.models import ColumnDataSource, GMapOptions, HoverTool from bokeh.plotting import gmap, figure output_notebook() api_key = your_gmap_api_key ），所以也许你可以找到一个适合你的问题并自己包装的？
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使用Bokeh，根据我使用GMAP卫星磁贴可能是最简单的方法。

map_options = GMapOptions(lat=47.1839600, lng= 6.0014100, map_type="satellite", zoom=8, scale_control=True)

你的地图选项

hover=HoverTool(tooltips=[("(x,y)","($x,$y)")])

tools=[hover, 'lasso_select','tap']

添加一些工具以获得交互式地图

p = gmap(api_key, map_options, title="your_title", plot_height=600, plot_width=1000, tools=tools)
p.axis.visible = False
p.legend.click_policy='hide'

创建地图并对其进行自定义

your_source = ColumnDataSource(data=dict(lat=your_df.lat, lon=your_df.lon, size = your_df.value))

p.circle(x="lon",y="lat",size=size, fill_color="purple",legend = "your_legend", fill_alpha=0.2, line_alpha=0, source=your_source)
show(p)

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