python - 在卫星 map 上绘制数据

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

我正在整个互联网上爬行，但找不到任何有用的东西。 Folium不提供卫星图块。 SimpleKML和googleearthplot似乎仅对巨大的低分辨率地球数据有用。 EarthPy可以接受图块，但它们到NASA网站的链接仅提供大于0.1度的低分辨率图像。 Cartopy是matplotlib用户的新希望，但我找不到任何有关卫星图像图块的示例。

挫败感特别大，因为使用RGoogleMaps软件包使用R可以轻松完成此工作，例如:

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

我们如何在Python中做到这一点？

最佳答案

另一种选择是使用 gmplot 。从本质上讲，它是围绕Google Maps javascript API的python包装器，可让您生成.html文件，该文件可在背景图的情况下渲染绘图。

在这里，我用它来绘制相对于卫星图像背景的随机游走(默认情况下不支持此 map 类型，但是使其工作起来非常简单):

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 Maps一样进行交互。
不幸的是，这意味着您不会获得漂亮的matplotlib图形窗口或其他任何东西，因此，要生成图像文件，您需要自己拍摄屏幕快照或修改某些内容以为您呈现HTML。

要记住的另一件事是，您可能需要一个Google Maps API key，否则最终将得到一个丑陋的，加黑的，带有水印的 map ，就像我所做的那样:



另外，由于要将值描述为颜色，因此需要手动将它们转换为颜色字符串，并使用gmap.scatter()方法。如果您对这种方法感兴趣，请告诉我，这样我就可以尝试一些代码来做到这一点。

更新

这是一个在卫星图像上的散点图中支持将值编码为颜色的版本。为了达到这种效果，我使用了matplotlib的颜色图。您可以根据需要更改颜色图，请参阅here选项列表。我还提供了一些代码来从文件apikey.txt中读取API key ，该文件允许每个研究人员使用自己的 key 而不更改代码(如果未找到此类文件，则照例默认不设置任何API key )。

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")

作为示例，我使用一系列单调递增的值，这些值在coolwarm颜色图中从蓝色阴影很好地映射为红色:

关于python - 在卫星 map 上绘制数据，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题：https://stackoverflow.com/questions/53873673/