12wk-1

지리정보시각화
folium
Author

최규빈

Published

November 21, 2022

folium– 기본지도 그리기, 기본지도 위에 마커 추가, heatmap, heatmap animation

강의영상

https://youtube.com/playlist?list=PLQqh36zP38-xfvS33ZQKsnKkf2H0n33gO

import

import numpy as np
import pandas as pd
import folium
import folium.plugins

folium

- Leaflet.js + Python \(\to\) folium

  • 데이터전처리: 파이썬이용
  • 시각화: Leaflet.js 이용

- Leaflet.js 란?

  • 지리정보시각화를 위해 개발된 자바스크립트 라이브러리

- 이런 패키지특징: 사용방법을 익히기 어렵다.

  • 메뉴얼이 정리되어 있지 않음

folium: 기본지도 그리기

folium.Map()

- global view

folium.Map(scrollWheelZoom=False)
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- location과 scale을 조정하는 방법

folium.Map(
    scrollWheelZoom=False,
    location = [35.8468,127.1294], # 분수대 
    zoom_start=20
)
# 35.8475,127.1305 # 자연대본관 
# 35.8468,127.1294 # 분수대
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- tiles 옵션을 주어서 지도의 외형을 변경하여 보자.

  • tiles="OpenStreetMap"
  • tiles="Stamen Terrain", tiles="Stamen Toner", tiles="Stamen Watercolor"
  • tiles="CartoDB positron", tiles="CartoDB dark_matter"
folium.Map(
    scrollWheelZoom=False,
    location = [35.8468,127.1294], # 분수대 
    zoom_start=15,
    tiles="CartoDB positron"
)
# 35.8475,127.1305 # 자연대본관 
# 35.8468,127.1294 # 분수대
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folium: 기본지도 위에 마커 추가

folium.Marker()

- 마커생성

m = folium.Map(
    scrollWheelZoom=False,
    location = [35.8475,127.1305], # 자연대본관  
    zoom_start=14,
    tiles="CartoDB positron"
)
jbnu = folium.Marker(
    location = [35.8475,127.1305] # 자연대본관  
)
home = folium.Marker(
    location = [35.8368, 127.1118] # 집 
)
jbnu.add_to(m)
home.add_to(m)
m
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- 마커에 팝업내용 추가

m = folium.Map(
    scrollWheelZoom=False,
    location = [35.8475,127.1305], # 자연대본관  
    zoom_start=14,
    tiles="CartoDB positron"
)
jbnu = folium.Marker(
    location = [35.8475,127.1305], # 자연대본관  
    popup = "JBNU"
)
home = folium.Marker(
    location = [35.8368, 127.1118], # 집 
    popup = "HOME",
    tooltip = "클릭해주세요"
)
jbnu.add_to(m)
home.add_to(m)
m
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- 마커의 아이콘 변경

  • folium.Marker()에서 icon=folium.Icon(color='red',icon='university',prefix='fa') 와 같은 식으로 옵션을 추가
  • icon=‘university’ 대신에 `street-view’,‘tree’,‘plane’,‘bell’ 등을 추가할 수 있음.
  • 아이콘들은 여기 참고. ’glyphicon glyphicon-” 부분을 제외한 문자열을 넣으면 된다.
m = folium.Map(
    scrollWheelZoom=False,
    location = [35.8475,127.1305], # 자연대본관  
    zoom_start=14,
    tiles="CartoDB positron"
)
jbnu = folium.Marker(
    location = [35.8475,127.1305], # 자연대본관  
    icon=folium.Icon(color='red',icon='university',prefix='fa'),
    popup = "JBNU"
)
home = folium.Marker(
    location = [35.8368, 127.1118], # 집 
    popup = "HOME",
    tooltip = "클릭해주세요"
)
jbnu.add_to(m)
home.add_to(m)
m
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- 마커의 팝업내용을 HTML로 넣기 (1)

  • "JBNU" 대신에 "<h2> JBNU </h2><br>"
  • "HOME" 대신에 "<h5> HOME </h5><br>"
m = folium.Map(
    scrollWheelZoom=False,
    location = [35.8475,127.1305], # 자연대본관  
    zoom_start=14,
    tiles="CartoDB positron"
)
jbnu = folium.Marker(
    location = [35.8475,127.1305], # 자연대본관  
    icon=folium.Icon(color='red',icon='university',prefix='fa'),
    popup = "<h2> JBNU </h2><br>"
)
home = folium.Marker(
    location = [35.8368, 127.1118], # 집 
    popup = "<h5> HOME </h5><br>",
    tooltip = "클릭해주세요"
)
jbnu.add_to(m)
home.add_to(m)
m
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- 마커의 팝업내용을 HTML로 넣기 (2)

  • 데이터프레임을 HTML로 바꾸어서 넣어보자.
_df = pd.DataFrame({'year':[2019,2020,2021,2022], 'students':[35,30,33,26]})
m = folium.Map(
    scrollWheelZoom=False,
    location = [35.8475,127.1305], # 자연대본관  
    zoom_start=14,
    tiles="CartoDB positron"
)
jbnu = folium.Marker(
    location = [35.8475,127.1305], # 자연대본관  
    icon=folium.Icon(color='red',icon='university',prefix='fa'),
    popup = '<h2> JBNU </h2><br>' + _df.to_html()
)
home = folium.Marker(
    location = [35.8368, 127.1118], # 집 
    popup = "<h5> HOME </h5><br>",
    tooltip = "클릭해주세요"
)
jbnu.add_to(m)
home.add_to(m)
m
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- 마커의 팝업내용을 HTML로 넣기 (3)

  • 데이터프레임을 HTML로 바꾸어서 넣어보자.
  • 팝업시 크기를 조절할 수 있게 해보자. (folium.IFrame, folium.Popup 이용)
_iframe = folium.IFrame('<h2> JBNU </h2><br>'+_df.to_html(),width=150,height=200)
_popup = folium.Popup(_iframe)
m = folium.Map(
    scrollWheelZoom=False,
    location = [35.8475,127.1305], # 자연대본관  
    zoom_start=14,
    tiles="CartoDB positron"
)
jbnu = folium.Marker(
    location = [35.8475,127.1305], # 자연대본관  
    icon=folium.Icon(color='red',icon='university',prefix='fa'),
    popup = _popup
)
home = folium.Marker(
    location = [35.8368, 127.1118], # 집 
    popup = "<h5> HOME </h5><br>",
    tooltip = "클릭해주세요"
)
jbnu.add_to(m)
home.add_to(m)
m
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- 마커의 팝업내용을 HTML로 넣기 (4)

  • 논리구조상 HTML 오브젝트를 아무거나 넣을 수 있음 \(\to\) 그림도 넣을 수 있을까?
  • 그림파일을 HTML로 바꾸어서 넣어보자.
import matplotlib.pyplot as plt
_df.plot.line(x='year',y='students')
fig = plt.gcf() 

fig.savefig('test.png') 
import base64
_encoded = base64.b64encode(open('test.png','rb').read())
_myhtml = '<img src="data:image/png;base64,{}">'.format
_iframe = folium.IFrame(_myhtml(_encoded.decode('UTF-8')),width=400,height=300)
_popup = folium.Popup(_iframe)
m = folium.Map(
    scrollWheelZoom=False,
    location = [35.8475,127.1305], # 자연대본관  
    zoom_start=14,
    tiles="CartoDB positron"
)
jbnu = folium.Marker(
    location = [35.8475,127.1305], # 자연대본관  
    icon=folium.Icon(color='red',icon='university',prefix='fa'),
    popup = _popup
)
home = folium.Marker(
    location = [35.8368, 127.1118], # 집 
    popup = "<h5> HOME </h5><br>",
    tooltip = "클릭해주세요"
)
jbnu.add_to(m)
home.add_to(m)
m
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folium.CircleMarker()

- 서클마커 생성

m = folium.Map(
    scrollWheelZoom=False,
    location = [35.8475,127.1305], # 자연대본관  
    zoom_start=14,
    tiles="CartoDB positron"
)
jbnu = folium.CircleMarker(
    location = [35.8475,127.1305], 
    popup = "JBNU"
)
jbnu.add_to(m)
m
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- 서클마커 색상 및 크기변경

m = folium.Map(
    scrollWheelZoom=False,
    location = [35.8475,127.1305], # 자연대본관  
    zoom_start=14,
    tiles="CartoDB positron"
)
jbnu = folium.CircleMarker(
    location = [35.8475,127.1305], 
    popup = "JBNU",
    radius = 20,
    color='red'
)
jbnu.add_to(m)
m
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- 서클마커 테두리 삭제 및 fill

m = folium.Map(
    scrollWheelZoom=False,
    location = [35.8475,127.1305], # 자연대본관  
    zoom_start=14,
    tiles="CartoDB positron"
)
jbnu = folium.CircleMarker(
    location = [35.8475,127.1305], 
    popup = "JBNU",
    radius = 20,
    color=None,
    fill=True,
    fill_color='blue'
)
jbnu.add_to(m)
m
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실제로는 라인, 사각형, 폴리곤등 좀 더 다양한 마커가 있다. folium으로 공간정보를 시각화할때는 마커를 그냥 지옴처럼 생각하고 시각화하는 경우가 많다. 그런데 하나의 지옴을 만드는데 너무 많은 노력이 들어가는 점이 단점

folium: heatmap

folium.plugins.HeatMap()

- Heatmap은 폴리움에서 데이터 시각화를 하기에 적합한 기본도구임

np.random.seed(43052)
data = np.random.multivariate_normal(mean=[28,77],cov=[[5,0],[0,5]],size=30)
data
array([[28.85735428, 79.42428788],
       [30.55532984, 77.68847119],
       [28.53170889, 77.79593099],
       [24.28125031, 73.90802517],
       [23.69144396, 73.67671933],
       [28.01548519, 76.92198975],
       [27.2317469 , 78.58527488],
       [24.53184497, 80.00897792],
       [27.87356664, 75.1436758 ],
       [24.72650472, 76.20709939],
       [27.23438418, 78.69678208],
       [32.97480623, 73.16060104],
       [31.55348967, 77.83018414],
       [29.72735877, 76.03486715],
       [29.72105093, 79.05284743],
       [26.98894987, 77.71250511],
       [29.82617838, 76.63020934],
       [30.53293541, 77.4658718 ],
       [24.23985514, 76.32658052],
       [29.39532886, 76.33151468],
       [27.43952815, 74.4129713 ],
       [25.10890152, 75.58970704],
       [26.43701446, 79.83294912],
       [29.88171925, 73.72508327],
       [27.62328548, 79.88574109],
       [28.81568439, 76.77756838],
       [26.14680892, 75.5387959 ],
       [28.15755534, 71.48729756],
       [31.11434115, 76.87627808],
       [26.11894251, 76.15653999]])
m = folium.Map(
    scrollWheelZoom=False,
    location = [28,77],
    zoom_start=5
)
folium.plugins.HeatMap(data).add_to(m)
m
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folium: heatmap animation

folium.plugins.HeatMapWithTime()

np.random.seed(43052)
data1 = np.random.multivariate_normal(mean=[28,77],cov=[[5,0],[0,5]],size=20)
data2 = np.random.multivariate_normal(mean=[25,80],cov=[[5,0],[0,5]],size=20)
data3 = np.random.multivariate_normal(mean=[31,70],cov=[[5,0],[0,5]],size=20)
data = np.array([data1,data2,data3])
m = folium.Map(
    scrollWheelZoom=False,
    location = [28,77],
    zoom_start=5
)
folium.plugins.HeatMapWithTime(
    data.tolist(),
    index=['t1','t2','t3'], # time_index 
    radius=15,
).add_to(m)
m
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예제: earthquakes

Step1: Pandas 정리

df=pd.read_csv('https://raw.githubusercontent.com/plotly/datasets/master/earthquakes-23k.csv')
df
Date Latitude Longitude Magnitude
0 01/02/1965 19.2460 145.6160 6.0
1 01/04/1965 1.8630 127.3520 5.8
2 01/05/1965 -20.5790 -173.9720 6.2
3 01/08/1965 -59.0760 -23.5570 5.8
4 01/09/1965 11.9380 126.4270 5.8
... ... ... ... ...
23407 12/28/2016 38.3917 -118.8941 5.6
23408 12/28/2016 38.3777 -118.8957 5.5
23409 12/28/2016 36.9179 140.4262 5.9
23410 12/29/2016 -9.0283 118.6639 6.3
23411 12/30/2016 37.3973 141.4103 5.5

23412 rows × 4 columns

lst =[ 
    df.assign(Year = list(map(lambda x: x.split('/')[-1], df.Date)))\
    .assign(Year = lambda df: list(map(lambda x: x.split('-')[0] ,df.Year)))\
    .groupby('Year')\
    .pipe(list)[_year][1]\
    .loc[:,['Latitude','Longitude']]\
    .pipe(np.array).tolist()
    
    for _year in range(2016-1965+1) # 현장강의에서 실수한것 수정
]
  • 현장강의에서 실수한것 수정

Step2: folium

m=folium.Map(scrollWheelZoom=False)
folium.plugins.HeatMapWithTime(
    lst,
    radius=5,
    index=list(range(1965,2017)) # 현장강의에서 실수한것 수정
).add_to(m)
m
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숙제

지진자료에서 1985년 이후의 자료만 고른뒤에 HeatMapWithTime()을 이용하여 시각화하라.