Python 繪制北上廣深的地鐵路線動態圖

Posted on by

今天教大傢用python制作北上廣深——地鐵線路動態圖，這可能是全網最全最詳細的教程瞭。

坐標點的采集

小五之前做過類似的地理可視化，不過都是使用網絡上收集到的json數據。但很多數據其實是過時的，甚至是錯誤/不全的。所以我們最好還是要自己動手，豐衣足食（爬蟲大法好）。打開高德地圖的地鐵網頁

可以輕松得到北京地鐵數據的接口，同理也把其他三個城市的url復制出來。有瞭api，解析json即可獲得數據

url = 'http://map.amap.com/service/subway?_1615466846985&srhdata=1100_drw_beijing.json'
response = requests.get(url)
result = json.loads(response.text)
stations = []
for i in result['l']:
    station = []
    for a in i['st']:
        station.append([float(b) for b in a['sl'].split(',')])
    stations.append(station)
pprint.pprint(stations)

pprint格式化打印結果，方便預覽

坐標系的轉換

其實我之前有看到類似地理可視化文章，結果自己一試發現縮小看還行，一放大就會發現坐標點飄出二裡地瞭😂正好拿上文獲取的坐標點給大傢演示一下，看看同樣的經緯度在不同地圖裡的地理位置

可以看到該經緯度在高德地圖裡指的是金安橋地鐵站，然而在百度地圖裡，地理位置則指向瞭幾公裡外的某大廈。為什麼會出現這個問題呢？其實是不同地圖產品的地理坐標系導致的。

下面說一下常見的地理坐標系：地球坐標系是國際通用坐標系，比較適合國際地圖可視化。不過在我國范圍內，一般不會直接使用它，而是使用由國傢測繪局在其基礎上加密的火星坐標系。另外還有公司會在火星坐標系上進行二次加密，比如百度坐標系、搜狗坐標系等。我網上找到瞭一張圖：

上圖可以作為參考，具體原因我們就不細究瞭。重點是什麼，如何利用python轉換坐標系？例如在本文中，我們是在高德地圖中獲得的坐標點集合，那麼也就是使用的是GCJ-02坐標系。而下文可視化中會調用百度地圖的接口，也就是需要在BD-09坐標系中進行可視化。幸好我在網上搜到瞭GCJ-02轉BD-09的公式，並用python實現此公式：

#需要的兩個常量先設置好
pi = 3.1415926535897932384 #π
r_pi = pi * 3000.0/180.0
 
def gcj02_bd09(lon_gcj02,lat_gcj02):
    b = math.sqrt(lon_gcj02 * lon_gcj02 + lat_gcj02 * lat_gcj02) + 0.00002 * math.sin(lat_gcj02 * r_pi)
    o = math.atan2(lat_gcj02 , lon_gcj02) + 0.000003 * math.cos(lon_gcj02 * r_pi)
    lon_bd09 = b * math.cos(o) + 0.0065
    lat_bd09 = b * math.sin(o) + 0.006
    return [lon_bd09,lat_bd09]

這樣我們就寫好瞭一個python將GCJ-02坐標系轉成BD-09的函數，調用這個函數，就可以將高德地圖獲取的坐標點集合統統轉換成百度坐標系。

result = []
for station in stations:
    result.append([gcj02_bd09(*point) for point in station])

以其中一個坐標點為例：

到此，我們的前期數據工作終於準備齊瞭。當然，如果我們一開始獲取的數據就是BD_09(百度地圖)坐標系的，轉換這步就可以直接省略嘍~

地理可視化

接下來就要利用pyecharts中的BMap來可視化瞭，不過需要先獲取百度開放平臺的密鑰。百度地圖開放平臺

復制上圖中的訪問應用（AK），保存好，這在後續的可視化中將要用到。我們使用pyecharts中的BMap，先導入模塊

from pyecharts.charts import BMap 
from pyecharts import options as opts 
from pyecharts.globals import BMapType, ChartType

在導入數據（也就是上文轉換後的經緯度數據result）後，可以調整一下參數以及增添一些控件。關鍵參數都做瞭註釋，方便大傢查看（其中百度appkey記得替換成自己的）

map_b = (
    BMap(init_opts = opts.InitOpts(width = "800px", height = "600px"))
    .add_schema(
        baidu_ak = '****************', #百度地圖開發應用appkey
        center = [116.403963, 39.915119], #當前視角的中心點
        zoom = 10, #當前視角的縮放比例
        is_roam = True, #開啟鼠標縮放和平移漫遊
    )
    .add(
        series_name = "",
        type_ = ChartType.LINES, #設置Geo圖類型
        data_pair = result, #數據項
        is_polyline = True, #是否是多段線，在畫lines圖情況下#
        linestyle_opts = opts.LineStyleOpts(color = "blue", opacity = 0.5, width = 1), # 線樣式配置項
    )
    .add_control_panel(
        maptype_control_opts = opts.BMapTypeControlOpts(type_ = BMapType.MAPTYPE_CONTROL_DROPDOWN), #切換地圖類型的控件
        scale_control_opts = opts.BMapScaleControlOpts(), #比例尺控件
        overview_map_opts = opts.BMapOverviewMapControlOpts(is_open = True), #添加縮略地圖
        navigation_control_opts = opts.BMapNavigationControlOpts() #地圖的平移縮放控件
    )
)
 
map_b.render(path = 'subway_beijing.html')

註：因為是北京地圖，所以設置天安門的經緯度[116.403963, 39.915119]為視角中心。

讓我們看一下可視化的結果吧：

上圖中的四個角都有控件，這是我們在代碼中添加瞭控件參數，它們分別為：地圖的平移縮放控件、切換地圖類型的控件、縮略地圖、以及比例尺控件。是不是還闊以

其他效果展示

上文已經基本實現瞭用python制作地鐵線路動態圖。不過大傢都用同一種顏色背景制作動態圖的話，就顯得就太單調瞭。正好我們還要繪制其他三個城市的地鐵圖，那就調整一些參數，看看能獲得什麼效果吧？

上海-變色

上海的數據接口是：

http://map.amap.com/service/subway?_1615467204533&srhdata=3100_drw_shanghai.json

上海市的地鐵圖我們改一下line的顏色，可在參數linestyle_opts中修改color。下圖中的線條顏色是lilac——淺紫色

廣州-衛星圖

廣州的數據接口是：

http://map.amap.com/service/subway?_1615494419554&srhdata=4401_drw_guangzhou.json

其實我們還可以調整可視化背景為衛星圖。不過這一操作並不需要額外寫代碼，因為剛剛上文提到我在調整參數時添加瞭4個控件，其中右上角的就可以直接切換地圖類型，具體操作見下圖。

深圳-個性化配色

深圳的數據接口是：

http://map.amap.com/service/subway?_1615494473615&srhdata=4403_drw_shenzhen.json

如果不滿意百度地圖設置好的地圖背景，我們還可以個性化設置mapStyle，調整自己的配色styleJson。

小結

今天帶大傢學習瞭如何利用python繪制一線城市的地鐵線路動圖。主要分為四個部分：坐標點的采集、坐標系的轉換、利用pyecharts地理可視化、其他效果展示。

 

到此這篇關於Python 繪制北上廣深的地鐵路線動態圖的文章就介紹到這瞭,更多相關Python 繪制動態圖內容請搜索WalkonNet以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大傢以後多多支持WalkonNet！

推薦閱讀：