地图绘制中的投影和坐标系：解决 GeoPandas 和 Altair 中的翻转问题
2024-03-23 18:23:30
绘制地图的投影和坐标系：解决 GeoPandas 和 Altair 中的翻转问题
问题：为什么我的地图翻转了？
绘制地图时，如果投影不正确，可能会导致地图翻转。投影将地球的球形表面转换为二维地图，不同的投影使用不同的数学方法来执行此转换，产生具有特定失真和特性的地图。坐标系定义了地图上点的位置，最常见的是经纬度（纬度和经度）或通用横轴墨卡托（UTM）。
当数据和绘图框架使用不同的投影或坐标系时，就会出现问题。例如，数据可能以 WGS84 地理坐标系存储，而绘图框架可能使用阿尔伯斯美国等距投影。这会导致地图翻转，因为两个投影对地球表面具有不同的视图。
解决方法
要解决翻转绘图问题，请确保：
- 数据和绘图框架使用相同的投影。
- 在数据中设置正确的坐标系。
- 在绘图框架中设置正确的投影。
如何在 GeoPandas 中设置投影
GeoPandas 是一个用于处理空间数据的 Python 库。它提供了对地理数据进行投影和转换的能力。可以通过设置 crs 属性来指定数据框的坐标系，如下所示：
london_wards_gpd.crs = {'init': 'epsg:4326'} # WGS84 地理坐标系
如何在 Altair 中设置投影
Altair 是一个用于创建交互式可视化的 Python 库。它提供了对投影的支持，可以通过 project() 方法指定投影类型，如下所示：
chart.project('albersUsa') # 阿尔伯斯美国等距投影
示例：使用 GeoPandas 和 Altair 绘制伦敦地图
以下示例演示了如何使用 GeoPandas 和 Altair 绘制伦敦地图，并解决投影问题：
import geopandas as gpd
import altair as alt
# 加载伦敦行政区数据
london_wards_shp = gpd.read_file('london_wards.shp')
# 设置数据框的坐标系
london_wards_gpd = london_wards_shp.set_crs(epsg=4326)
# 创建 Altair 地图
london_wards_map = alt.Chart(london_wards_gpd).mark_geoshape(
fill=None, # 无填充
stroke='darkgray', # 深灰色描边
strokeWidth=1 # 描边宽度
).encode(
tooltip='NAME:N' # 名称提示
).properties(
width=800,
height=600
).project(
type='identity' # 保持原始投影
)
# 显示地图
london_wards_map
常见问题解答
1. 我如何确定使用哪个投影？
最佳投影取决于您的特定应用程序。对于全球地图，通常使用麦卡托或罗宾逊投影。对于局部地图，可以使用等距投影，如阿尔伯斯美国等距投影或横轴墨卡托投影。
2. 为什么我的地图上有些区域丢失？
这可能是由于您的数据未完全投影到您的目标投影引起的。确保您的数据包含所有必需的坐标，并且您的目标投影与您的数据兼容。
3. 我如何转换数据的坐标系？
可以使用 GeoPandas 的 to_crs() 方法转换数据的坐标系。例如：
london_wards_gpd = london_wards_gpd.to_crs(epsg=3857) # 转换为 Web 墨卡托投影
4. 我如何在 Altair 中添加图例？
可以使用 Altair 的 legend 方法添加图例。例如：
london_wards_map.add_legend(
orient='bottom', # 图例位置
title='London Wards' # 图例标题
)
5. 我如何导出地图？
可以使用 Altair 的 save() 方法导出地图为图像或 SVG 文件。例如：
london_wards_map.save('london_wards_map.png') # 导出为 PNG 图像
结论
通过了解投影和坐标系，并使用 GeoPandas 和 Altair 的适当功能，可以避免在绘制地图时出现翻转绘图和投影问题。这将确保您的地图准确且易于解释。
