利用Python的folium包繪制城市道路圖的實現(xiàn)示例

寫在前面

很長一段時間內(nèi)，我都在研究在線地圖的開發(fā)者文檔，百度地圖和高德地圖的開發(fā)者中心提供了豐富的在線地圖服務(wù)，雖然有一定的權(quán)限限制，但不得不說，還是給我的科研工作提供了特別方便的工具，在博客前面我先放上這兩個在線地圖開放平臺的web API的地址鏈接：

百度地圖開放平臺

高德地圖開放平臺

基于這兩個平臺，博主進行了一系列的開發(fā)研究工作，本文介紹其中一項技術(shù)，如何用folium包繪制城市道路圖，當然，也可繪制非城市道路圖，只要提供正確的路名就行了。

開發(fā)工具：

• Python3.7
• Spyder編譯器（也可以用pycharm，不過建議用Spyder，因為編譯過程中產(chǎn)生的變量太多，基本上都是json數(shù)據(jù)，我都是一邊看一邊寫，這里Spyder優(yōu)勢明顯）
• chrome瀏覽器

folium介紹及相關(guān)設(shè)置

folium基礎(chǔ)功能

folium的開發(fā)包在這里

簡單來說，它是一個地理信息可視化的包，目前除了pyecharts，我用的最多的就是這個包，支持在在線地圖上添加點、線、面等要素，而且還支持畫熱力圖，不過熱力圖的效果真心不咋地，我看中的是它添加點、線、面形狀的功能，而且各種要素可以設(shè)置顏色、大小、文字標記等屬性，可視化效果還是不錯的。這篇博客，也是應(yīng)用了它畫線的功能，繪制道路輪廓線。

比較遺憾的是，目前folium支持的地圖底圖有限，像openstreetmap是支持的，高德也支持，但不支持百度地圖。當然，不支持百度地圖并不能限制咱們開發(fā)者的腳步，本博客中也有相關(guān)介紹。

pip install folium

使用之前，先安裝一下這個包。

folium參數(shù)設(shè)置

先看兩行代碼：

import folium
line_road = folium.Map(location=[31.596730,120.233516],zoom_start=15,
            tiles = 'http://webrd02.is.autonavi.com/appmaptile?lang=zh_cn&size=1&scale=1&style=7&x={x}&y={y}&z={z}',
            attr = 'default')

• location參數(shù)，設(shè)置展示地圖的中心坐標點，就是說，比如你想看無錫市，可以設(shè)置成無錫市市中心的經(jīng)緯度坐標
• zoom_start是地圖縮放等級，最高差不多可以到19還是20，如果想看大場景，就設(shè)小一點，想看局部地圖就設(shè)大一點
• tiles這個參數(shù)很重要，設(shè)置的是你的地圖格式，默認的是OpenStreetMap，我這里把它改成了'http://webrd02.is.autonavi.com/appmaptile?lang=zh_cn&size=1&scale=1&style=7&x={x}&y={y}&z={z}'，表示我用的是高德地圖作為底圖。為啥要改呢，因為每個不同的地圖公司，用的坐標系不一樣，高德地圖和google地圖、soso地圖、aliyun地圖、mapabc地圖所用坐標相同，都是國測局（GCJ02）坐標，和百度地圖用的坐標系不一樣，如果直接拿百度坐標系下的經(jīng)緯度畫在高德地圖上，那就會整體偏移，使用之前必須進行坐標轉(zhuǎn)換
• 其他用默認參數(shù)

獲取道路參數(shù)

本博客的目的是畫道路的輪廓圖，首先必須得有數(shù)據(jù)才能畫圖。博主知道，目前這些地圖公司，都是自己把車在開在路上去采集路上的經(jīng)緯度，只要我獲取到了這些經(jīng)緯度，那我不就能繪制道路了嗎？本著這個想法，我就到處搜索資料，開發(fā)者的潛能是無限了，同樣在CSDN上我找到了一篇博客，鏈接在這里 ，真的很棒，不過他是用js寫的，無所謂，方法是通的，用這篇博文提供的接口，真的實現(xiàn)了在地圖上繪制道路的功能。

但是，但是，但是，，，

用了一段時間后，這個功能被封了，為此，我特意聯(lián)系了高德地圖開發(fā)者中心，他們的解釋如下：

意思就是，這個功能用不了了，花錢也別想用。
其實很正常，這個功能太牛逼了。
雖然用不了了，但我還是介紹一下怎么實現(xiàn)的，萬一以后又能用了呢。

高德地圖獲取道路經(jīng)緯度的API介紹

先看接口：

http://restapi.amap.com/v3/road/roadname?parameters

這個接口和高德地圖其他功能的接口一樣，后面的parameters是需要寫的參數(shù)，每個參數(shù)之間用&隔開，其中keywords是道路名，這個參數(shù)必填，當然還有key也是必填的。現(xiàn)在來看看這一段的具體怎么寫，比如我想獲取的是無錫市錢榮路的經(jīng)緯度：

# -*- coding: utf-8 -*-
"""
Created on Mon Mar 30 16:54:32 2020

@author: HP
"""

import json
import pandas as pd
from urllib.request import urlopen, quote
import folium
import numpy as np

road = quote('錢榮路')
key = YourKey # 換成你自己申請的key
url = 'http://restapi.amap.com/v3/road/roadname?city=0510&key=%s&keywords=%s' % (key, road)

req = urlopen(url)
res = req.read().decode()
temp = json.loads(res)

roads = temp['roads']
pos = []
# 由于道路可能分段，比如錢榮路會分成錢榮路普通段和錢榮路高架，這都屬于錢榮路的路段，因此必須要都取出來
for p in range(len(roads)):
  pos.extend(roads[p]['polylines'])

pos_cal = []
line_qrroad = folium.Map(location=[31.596730,120.233516],zoom_start=15,
            tiles = 'http://webrd02.is.autonavi.com/appmaptile?lang=zh_cn&size=1&scale=1&style=7&x={x}&y={y}&z={z}',
            attr = 'default')

for i in range(len(pos)):
  m = pos[i].split(';')
  lat_lon = []
  for j in range(len(m)):
    n = m[j].split(',')
    n = list(map(float, n))
    n[0],n[1] = n[1],n[0]
    lat_lon.append(n)
    pos_cal.append(n)
  folium.PolyLine(lat_lon,weight = 5, color = 'red',opacity = 0.8).add_to(line_qrroad)
line_qrroad.save('lineqrroad.html')  

map_qrroad = folium.Map(location=[31.596730,120.233516],zoom_start=15,
            tiles = 'http://webrd02.is.autonavi.com/appmaptile?lang=zh_cn&size=1&scale=1&style=7&x={x}&y={y}&z={z}',
            attr = 'default')

for point in range(len(pos_cal)):
  folium.CircleMarker(location=[pos_cal[point][0],pos_cal[point][1]],
            radius=4,popup='popup',
            color='red',fill=True,
            fill_color='red').add_to(map_qrroad)

map_qrroad.save('render.html')

現(xiàn)在這段程序，已經(jīng)沒法解析出經(jīng)緯度了，運行的話，會報如下錯誤：

runfile('D:/python/folium/qianrongroad.py', wdir='D:/python/folium')
Traceback (most recent call last):

 File "D:\python\folium\qianrongroad.py", line 26, in <module>
  roads = temp['roads']

KeyError: 'roads'

意思就是說，沒有‘road'這個key，我試圖把請求串輸入瀏覽器，返回的結(jié)果如下：

{"info":"INSUFFICIENT_PRIVILEGES","infocode":"10012","status":"0","sec_code_debug":"d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e","key":"ea12ed719e4ed13862dd0876384c6512","sec_code":"d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e"}

說我沒有足夠的權(quán)限。
好了，暫且不說了，看看代碼的意思
前面是常規(guī)的json數(shù)據(jù)解析，沒啥好說的，只要接口正常，就能取出數(shù)據(jù)來。

# 由于道路可能分段，比如錢榮路會分成錢榮路普通段和錢榮路高架，這都屬于錢榮路的路段，因此必須要都取出來
for p in range(len(roads)):
  pos.extend(roads[p]['polylines'])

上面這個循環(huán)，注釋已經(jīng)解釋清楚了，一條路可能會被高德分成好幾部分，當然這是科學的，比如完整的錢榮路是分成了錢榮路普通路段和高架路段的。也就是說解析出來的roads的長度是2，分別是roads[0]和roads[1]，而經(jīng)緯度數(shù)據(jù)則在roads[p][‘polylines']里面。

for i in range(len(pos)):
  m = pos[i].split(';')
  lat_lon = []
  for j in range(len(m)):
    n = m[j].split(',')
    n = list(map(float, n))
    n[0],n[1] = n[1],n[0]
    lat_lon.append(n)
    pos_cal.append(n)

這里是數(shù)據(jù)的分析，看起來寫的很簡單，其實很復雜，可惜沒有數(shù)據(jù)來配套解釋了。首先，經(jīng)度和緯度之間用的是',‘分割，每一小段路之間用的是';‘來分割，這個';'分割我理解為高德對數(shù)據(jù)的一種加密方式，完整的一條路被高德劃分成了很多小段，我把數(shù)據(jù)取出來后，自己用matplotlib演示了一下完整的路的繪制過程，看下面幾張動圖（沒法插視頻）：

為什么我這里要這么做，因為只有這樣，我才是真正的理解了這些解析出來的數(shù)據(jù)是怎么連成一條完整的道路的，這樣才好到folium中去繪制道路，實際上就是循環(huán)繪制，每一小段一小段的畫，最后會連成一條完整的道路，過程就是下面這段代碼：

for point in range(len(pos_cal)):
  folium.CircleMarker(location=[pos_cal[point][0],pos_cal[point][1]],
            radius=4,popup='popup',
            color='red',fill=True,
            fill_color='red').add_to(map_qrroad)

循環(huán)可以簡化，博主習慣了寫range(len)這種方式
渲染成網(wǎng)頁，就可以打開了，看下結(jié)果：

忽略圖中的圓圈標記，是我添加的其他信息。
放大看細節(jié)：

很良心有木有，雙向車道、輔道、支路全部都有了，可惜當初沒有把數(shù)據(jù)保存下來，只保存了這么個圖。
這樣就完事兒了。

自從高德把這個接口封了之后，博主神傷了好久，想了各種辦法，連付費使用都想出來了，但是高德一個字，不給用、沒權(quán)限、有錢也不行。沒辦法，項目還要繼續(xù)，功能還要繼續(xù)實現(xiàn)。想到之前百度地圖事業(yè)部某年輕有為的負責人來咱們單位交流過，一番交涉，發(fā)現(xiàn)百度地圖API也沒有公開這個功能，但是離線地圖可以。于是，，，博主又開始忙活了。
因涉及相關(guān)隱私，博主不具體介紹。總之，一番操作，獲取到了百度地圖坐標系下的道路經(jīng)緯度數(shù)據(jù)，但前面說了，folium不支持百度地圖，強行用百度地圖坐標系下的經(jīng)緯度坐標數(shù)據(jù)是會出亂子的，但這點小問題難不倒博主，高德地圖API有坐標轉(zhuǎn)換的接口呢。

百度坐標系下的坐標點轉(zhuǎn)換成高德坐標系下的坐標點

接口在這里

接著上代碼

import json
from urllib.request import urlopen, quote
import folium
import os

  
def BaiduMap2AMap(data):
  polylines = []
  for i in range(len(data)):
    poly = []
    for j in range(len(data[i])):
      url = 'https://restapi.amap.com/v3/assistant'\
        '/coordinate/convert?locations=%f,%f&coordsys=baidu'\
          '&key=YourKey'%(data[i][j][1], data[i][j][0])
      req = urlopen(url)
      res = req.read().decode()
      temp = json.loads(res)
      location = temp['locations'].split(',')
      location = list(map(float,location))
      location[0], location[1] = location[1], location[0] 
      poly.append(location)
    polylines.append(poly)
  return polylines

常規(guī)的接口訪問和數(shù)據(jù)分析代碼，不做過多解釋，不過給大家看一下函數(shù)的輸入格式：

結(jié)合數(shù)據(jù)格式，大家應(yīng)該能看明白這段代碼
用相同的方法來畫地圖，看看結(jié)果

不錯哦，再看看細節(jié)：

細節(jié)不如之前豐富，不過也很不錯了。
再給大家看看，如果直接用百度坐標系下的經(jīng)緯度點畫到高德地圖上是個啥效果：

看到?jīng)]，整體偏了不少，所以坐標轉(zhuǎn)換很重要。。

結(jié)語

到此這篇關(guān)于利用Python的folium包繪制城市道路圖的文章就介紹到這了,更多相關(guān)利用Python的folium包繪制城市道路圖內(nèi)容請搜索億速云以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持億速云！