Python 在 Mapbox 中叠加轨迹

Question

我目前正在做一个地理项目，为此我必须对迁移流进行一些研究。

我想使用 Python 和 Mapbox 表示迁移流，基于我之前下载的全球 GeoJSON。但是，我在工作质量方面遇到了一些问题，找不到合适的解决方案。

我第一次上传世界GeoJSON：

countries = json.load(open("countries_without_antartica.geojson"))

然后我用一个函数提取坐标并将它们分组到一个名为 countries_coords 的列表中，其中 countries_lons, countries_lats = zip(*countries_coords).

然后我开始创建图形。

首先，我发起它：

fig = go.Figure()

然后，我将之前提取的信息放到一个ScatterMapbox环境中：

fig.add_trace(go.Scattermapbox(
        mode='lines',
        name='Countries',
        fill='toself',
        fillcolor='lightgray',
        line=dict(color='black', width=1),
        lat=countries_lats,
        lon=countries_lons,
        opacity=1,
        showlegend=False,
        hoverinfo='skip',
))

然后我指定 Mapbox 样式：fig.update_layout(mapbox=dict(style='white-bg'))

这使得地图仅包含 GeoJSON 数据，如下图所示：

然而，问题就从这里开始：然后我尝试在地图上添加一条线，指示第一个移民流（在本例中，从西班牙到澳大利亚）。我使用以下代码执行此操作：

fig.add_trace(
        go.Scattermapbox(
            name='flow1',
            lon = [134.340916, -3.704239],
            lat = [-25.039402, 40.415887],
            mode = 'lines',
            line = dict(width = 8,color = 'green')
        )
)

然而，结果图是这样的：

我有几个问题，因为迁移 flow 线应该有点弯曲而不是直线。

我意识到那个（而且只有那个）问题的解决方案是使用 go.Scattergeo 而不是 go.Scattermapbox 来表示直线，所以我做到了：

fig.add_trace(
        go.Scattergeo(
            name='flow1',
            lon = [134.340916, -3.704239],
            lat = [-25.039402, 40.415887],
            mode = 'lines',
            line = dict(width = 8,color = 'green')
        )
)

但是该线现在位于地图本身的“后面”，因此不可见（再次导致图像 1）。

带go.Scattergeo 的线是弯曲的，它确实代表了我想要它代表的东西，但它是不可见，因为它在地图的 go.ScatterMapbox 图形后面“分层”。

如何更改轨迹的顺序？有没有办法防止第一条轨迹“高于”第二条轨迹？我试着改变出现的顺序，但没有任何效果。

编辑 1 按照@NikolasStevenson-Molnar 和@BasvanderLinden 提供的解决方案，我使用 go.Scattergeo 渲染了世界和迁移流程。代码在这里：

fig.add_trace(go.Scattergeo(
        mode='lines',
        name='Countries',
        fill='toself',
        fillcolor='lightgray',
        line=dict(color='black', width=1),
        lat=countries_lats,
        lon=countries_lons,
        opacity=1,
        showlegend=False,
        hoverinfo='skip',
))

fig.add_trace(
        go.Scattergeo(
            name='flow1',
            lon = [134.340916, -3.704239],
            lat = [-25.039402, 40.415887],
            mode = 'lines',
            line = dict(width = 8,color = 'green')
        )
)

此处，结果：

如您所见，地图并不像它应该的那样“好”。关于它的质量的一些问题是：

这些国家/地区填充了与背景（即海洋）相同的颜色。我找不到填充 only 个国家/地区的方法。在使用 go.Scattermapbox 时，这很容易通过指定所需的样式 (fig.update_layout(mapbox=dict(style='white-bg'))) 来完成。但是，'go.Scattergeo' 没有该功能。
地图似乎被水平拉伸了（查看图像 3 中的所有国家与图像 1 相比如何更宽）。这在北半球尤为明显。

然后我想到问题1应该通过“关闭”填充属性来解决，所以我编码：

fig.add_trace(go.Scattergeo(
        mode='lines',
        name='Countries',
        line=dict(color='black', width=1),
        lat=countries_lats,
        lon=countries_lons,
        opacity=1,
        showlegend=False,
        hoverinfo='skip',
))

结果同样是不可取的，因为 GeoJSON 是在“go.Scattergeo”提供的默认地图上方绘制的。例如，当我放大到西班牙时，我得到：显然，两个跟踪（default 和 GeoJSON）同时运行，使得最终结果不太整洁。最重要的是，默认轨迹只显示“领土”，而不是“政治分区”，因此 - 例如 - 葡萄牙未在默认轨迹中绘制，但它在 GeoJSON 中。

希望这些额外信息对找到合适的解决方案有价值。

提前感谢您给我的任何帮助、建议或解决方案。

Answer 1

你可以返璞归真计算出你自己的大圆线
https://geographiclib.sourceforge.io/html/python/examples.html#basic-geodesic-calculations 有一个如何实现这个的例子
把它放在一起
- 源国家 GeoJSON 并创建一个 geopandas 数据框
- 使用 centroid 功能获取国家/地区中心的数据
- 构建效用函数来计算大圆轨迹
- 最终用三对国家/地区之间的线条展示它

import requests
import geopandas as gpd
import plotly.express as px
from pathlib import Path
from zipfile import ZipFile
import json, io
from geographiclib.geodesic import Geodesic
import math

# source geojson for country boundaries so we can calc centroids
geosrc = pd.json_normalize(
    requests.get(
        "https://pkgstore.datahub.io/core/geo-countries/7/datapackage.json"
    ).json()["resources"]
)
fn = Path(geosrc.loc[geosrc["name"].eq("geo-countries_zip"), "path"].values[0]).name

if not Path.cwd().joinpath(fn).exists():
    r = requests.get(
        geosrc.loc[geosrc["name"].eq("geo-countries_zip"), "path"].values[0],
        stream=True,
    )
    with open(fn, "wb") as fd:
        for chunk in r.iter_content(chunk_size=128):
            fd.write(chunk)

zfile = ZipFile(fn)
with zfile.open(zfile.infolist()[0]) as f:
    geojson = json.load(f)

gdf = gpd.GeoDataFrame.from_features(geojson).set_index("ISO_A3")
# centroids...
gdf["lon"] = gdf.apply(lambda r: r.geometry.centroid.x, axis=1)
gdf["lat"] = gdf.apply(lambda r: r.geometry.centroid.y, axis=1)


def worldcircleline(gdf, country1, country2, fig=None, color="blue"):
    geod = Geodesic.WGS84  # define the WGS84 ellipsoid

    l = geod.InverseLine(
        gdf.loc[country1, "lat"],
        gdf.loc[country1, "lon"],
        gdf.loc[country2, "lat"],
        gdf.loc[country2, "lon"],
        Geodesic.LATITUDE | Geodesic.LONGITUDE,
    )

    da = 1
    n = int(math.ceil(l.a13 / da))
    da = l.a13 / n

    lat = [
        l.ArcPosition(
            da * i, Geodesic.LATITUDE | Geodesic.LONGITUDE | Geodesic.LONG_UNROLL
        )["lat2"]
        for i in range(n + 1)
    ]
    lon = [
        l.ArcPosition(
            da * i, Geodesic.LATITUDE | Geodesic.LONGITUDE | Geodesic.LONG_UNROLL
        )["lon2"]
        for i in range(n + 1)
    ]

    tfig = px.line_mapbox(
        lat=lat,
        lon=lon,
        mapbox_style="carto-positron",
        zoom=1,
    ).update_traces(line={"color":color})

    if fig is None:
        return tfig.update_layout(margin={"l": 0, "r": 0, "b": 0, "t": 0})
    else:
        return fig.add_traces(tfig.data)


fig = worldcircleline(gdf, "ESP", "AUS")
worldcircleline(gdf, "GBR", "SGP", fig=fig, color="red")
worldcircleline(gdf, "IRL", "USA", fig=fig, color="green")

Python 在 Mapbox 中叠加轨迹

Overlaying traces in Mapbox for Python

python

geojson

mapbox

plotly