数据科学中，常用的一种可视化类型是地理图像的绘制，Matplotlib中绘制这一类型图像的是BaseMap库，它是在mpl_toolkits下的Matplotlib工具库之一。相比于现在常用的其它绘图工具，如leaflet, Google Maps API, BaseMap略显笨重，但在Python中，它还是非常有效的地图绘制工具，本章我们将讲解下如果用BaseMap进行地理图像的绘制。
BaseMap安装比较简单，可以通过conda直接安装或者下载按照，如果安装过程中出现一些问题，可参照我另一篇文章《Basemap报错KeyError: 'PROJ_LIB'》寻找解决办法。
$ conda install basemap该模块的标准引用：
%matplotlib inlineimport numpy as npimport matplotlib.pyplot as pltfrom mpl_toolkits.basemap import Basemap工具库添加后便可以开始地图的绘制，如绘制一个地球表面图像：
plt.figure(figsize = (8,8))m = Basemap(projection = 'ortho',resolution = None, lat_0=50, lon_0 = -100)m.bluemarble(scale=0.5)
A "bluemarble" projection of the Earth
里面参数的含义我们稍后讨论。
在BaseMap中，绘制出的图像不仅仅是一个图片，它是带有地理坐标的，这意味着我们可以在图像上作数据标注。例如我们可以绘制出一张北美的地图，然后在上面标注出西雅图(Seattle)的位置。此处我们选择一种etopo的图像(含陆地和海洋背景的一种图像)。
fig = plt.figure(figsize=(8, 8)) m = Basemap(projection='lcc', resolution=None, width=8E6, height=8E6, lat_0=45, lon_0=-100,) m.etopo(scale=0.5, alpha=0.5) # 经纬度输入 (long, lat) to (x, y) x, y = m(-122.3, 47.6) plt.plot(x, y, 'ok', markersize=5) plt.text(x, y, ' Seattle', fontsize=12);
地图标注图像
此处仅给出了地理可视化的两个简单示例，简单几行代码，可实现地图的可视化绘制，下面我们深入介绍下BaseMap库，通过下面几个例子，你将能够学会如何创建你想要的地理图像。
选择Map Projection
绘制图像第一件事是选择采用哪种projection，我们都知道无法在一个平面上画出一个球形图，如果不对这个球形进行展开，在人类的历史上，已经有发展出一些为人熟知的地理图像，这些通常就是一个个的projection。取决于我们使用地图的目的，我们有大量的projection去选择，此处我选择几个常见的进行介绍，我们首先定义一个绘制世界地图的函数：
from itertools import chaindef draw_map(m, scale=0.2):# 画一个地貌图 m.shadedrelief(scale=scale) # 创建经纬度字典 lats = m.drawparallels(np.linspace(-90, 90, 13)) lons = m.drawmeridians(np.linspace(-180, 180, 13)) # keys contain the plt.Line2D instances lat_lines = chain(*(tup[1][0] for tup in lats.items())) lon_lines = chain(*(tup[1][0] for tup in lons.items())) all_lines = chain(lat_lines, lon_lines) # cycle through these lines and set the desired style for line in all_lines: line.set(linestyle='-', alpha=0.3, color='w')- Cylindrical projections
Cylindrical projections几乎是最简单的projection，经纬度分别绘制成横线和垂直线，这种图形对于赤道附近的地区表现形式非常好，但对应极点附近的区域，表现就极端扭曲，因为纬线间的空间距离在不同的纬度上是不同的，所以扭曲程度也是不同的。下面是cylindrical projection的一个示例，我们选择等距的cylindrical projections(projection='cyl'))，其它还有“merc”和“cea”，可自行尝试。
fig = plt.figure(figsize=(8, 6), edgecolor='w') m = Basemap(projection='cyl', resolution=None,draw_map(m)
Cylindrical equal-area projection
- Pseudo-cylindrical projections
Pseudo-cylindrical projections解决了上图在极点附近图像扭曲的现象，仅在赤道附近纬线是垂直的。Mollweide projection (projection='moll')是常用的一种，它可以是几点附件的图像显示与实际一致的面积大小。其它的有Pseudo-cylindrical projections还有sinusoidal (projection='sinu') 和 Robinson (projection='robin') 。
fig = plt.figure(figsize=(8, 6), edgecolor='w') m = Basemap(projection='moll', resolution=None, lat_0=0, lon_0=0)draw_map(m)
The Molleweide projection
- Perspective projections
Perspective projections是为了查看某一特定视角而采用的一种方式，如同你想在空间的某个视角拍摄地球。常用的一种是orthographic projection (projection='ortho')，它显示的是地球的一面，其它的有gnomonic (projection='gnom') 和 stereographic (projection='stere')。
fig = plt.figure(figsize=(8, 8)) m = Basemap(projection='ortho', resolution=None, lat_0=50, lon_0=0) draw_map(m);
The orthographic projection
- Conic projections
Conic projections展示的是一个圆锥形，它能非常好地展示局部特征，但越远离圆锥，图像扭曲会越严重。Lambert conformal conic projection (projection='lcc')，这个是我们开篇用到的绘制北美的projection，其它的有equidistant conic (projection='eqdc') 和 Albers equal-area (pro jection='aea')。
fig = plt.figure(figsize=(8, 8)) m = Basemap(projection='lcc', resolution=None, lon_0=0, lat_0=50, lat_1=45, lat_2=55, width=1.6E7, height=1.2E7)draw_map(m)
The Albers equal-area projection
- 其它projections
如果你想做地图可视化相关的工作，强烈建议你详细了解各种projections，包括它们的特性，优缺点等。
