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python地理可视化

发布时间:2024-08-20 17:24:39

python中数据可视化的两个库!

1. Matplotlib:是Python中众多数据可视化库的鼻祖,其设计风格与20世纪80年代的商业化程序语言MATLAB十分相似,具有很多强大且复杂的可视化功能;还包含了多种类型的API,可以采用多种方式绘制图标并对图标进行定制。
2. Seaborn:是基于Matplotlib进行高级封装的可视化库,支持交互式界面,使绘制图表功能变得简单,且图表的色彩更具吸引力。
3. ggplot:是基于Matplotlib并旨在以简单方式提高Matplotlib可视化感染力的库,采用叠加图层的形式绘制图形,比如先绘制坐标轴所在的图层,再绘制点所在的图层,最后绘制线所在的图层,但其并不适用于个性化定制图形。
4. Boken:是一个交互式的可视化库,支持使用Web浏览器展示,可使用快速简单的方式将大型数据集转换成高性能的、可交互的、结构简单的图表。
5. Pygal:是一个可缩放矢量图标库,用于生成可在浏览器中打开的SVG格式的图表,这种图表能够在不同比例的屏幕上自动缩放,方便用户交互。
6. Pyecharts:是一个生成ECharts的库,生成的ECharts凭借良好的交互性、精巧的设计得到了众多开发者的认可。

⑵ Python中除了matplotlib外还有哪些数据可视化的库

python数据可视化库有很多,其中这几个最常见:

第一个:Matplotlib
Matplotlib是python中众多数据可视化库的鼻祖,其设计风格与20世纪80年代设计的商业化程序语言MATLAB十分接近,具有很多强大且复杂的可视化功能。Matplotlib包含多种类型的API,可以采用多种方式绘制图表并对图表进行定制。
第二个:Seaborn
Seaborn是基于Matplotlib进行高级封装的可视化库,它支持交互式界面,使绘制图表的功能变得更简单,且图表的色彩更具吸引力,可以画出丰富多样的统计图表。
第三个:Bokeh
Bokeh是一个交互式的可视化库,支持使用Web浏览器展示,可使用快速简单的方式将大型数据集转换成高性能的、可交互的、结构简单的图表。
第四个:Pygal
Pygal是一个可缩放矢量图表库,用于生成可在浏览器中打开的SVG格式的图表,这种图表能够在不同比例的屏幕上自动缩放,方便用户交互。
第五个:Pyecharts
Pyecharts是一个生成ECharts的库,生成的ECharts凭借良好的交互性、精巧的设计得到了众多开发者的认可。

⑶ 怎样用python进行数据可视化

用python进行数据可视化的方法:可以利用可视化的专属库matplotlib和seaborn来实现。基于python的绘图库为matplotlib提供了完整的2D和有限3D图形支持。
我们只需借助可视化的两个专属库(libraries),俗称matplotlib和seaborn即可。
(推荐教程:Python入门教程)
下面我们来详细介绍下:
Matplotlib:基于Python的绘图库为matplotlib提供了完整的2D和有限3D图形支持。这对在跨平台互动环境中发布高质量图片很有用。它也可用于动画。
Seaborn:Seaborn是一个Python中用于创建信息丰富和有吸引力的统计图形库。这个库是基于matplotlib的。Seaborn提供多种功能,如内置主题、调色板、函数和工具,来实现单因素、双因素、线性回归、数据矩阵、统计时间序列等的可视化,以让我们来进一步构建复杂的可视化。

⑷ python数据可视化--可视化概述

数据可视化是python最常见的应用领域之一,数据可视化是借助图形化的手段将一组数据以图形的形式表达出来,并利用数据分析和开发工具发现其中未知信息的数据处理过程。

在学术界有一句话广为流传,A picture worths thousand words,就是一图值千言。在课堂上,我经常举的例子就是大家在刷朋友圈的时候如果看到有人转发一篇题目很吸引人的文章时,我们都会点击进去,可能前几段话会很认真地看,文章很长的时候后面就会一目十行,失去阅读的兴趣。

所以将数据、表格和文字等内容用图表的形式表达出来,既能提高读者阅读的兴趣,还能直观表达想要表达的内容。

python可视化库有很多,下面列举几个最常用的介绍一下。

matplotlib

它是python众多数据可视化库的鼻祖,也是最基础的底层数据可视化第三方库,语言风格简单、易懂,特别适合初学者入门学习。

seaborn

Seaborn是在matplotlib的基础上进行了更高级的API封装,从而使得作图更加容易,在大多数情况下使用seaborn能做出很具有吸引力的图,而使用matplotlib就能制作具有更多特色的图。应该把Seaborn视为matplotlib的补充,而不是替代物。

pyecharts

pyecharts是一款将python与echarts结合的强大的数据可视化工具,生成的图表精巧,交互性良好,可轻松集成至 Flask,Sanic,Django 等主流 Web 框架,得到众多开发者的认可。

bokeh

bokeh是一个面向web浏览器的交互式可视化库,它提供了多功能图形的优雅、简洁的构造,并在大型数据集或流式数据集上提供高性能的交互性。

python这些可视化库可以便捷、高效地生成丰富多彩的图表,下面列举一些常见的图表。

柱形图

条形图

坡度图

南丁格尔玫瑰图

雷达图

词云图

散点图

等高线图

瀑布图

相关系数图

散点曲线图

直方图

箱形图

核密度估计图

折线图

面积图

日历图

饼图

圆环图

马赛克图

华夫饼图

还有地理空间型等其它图表,就不一一列举了,下节开始我们先学习matplotlib这个最常用的可视化库。

⑸ 114 11 个案例掌握 Python 数据可视化--美国气候研究

自哥本哈根气候会议之后,全球日益关注气候变化和温室效应等问题,并于会后建立了全球碳交易市场,分阶段分批次减碳。本实验获取了美国 1979 - 2011 年间 NASA 等机构对美国各地日均最高气温、降雨量等数据,研究及可视化了气候相关指标的变化规律及相互关系。
输入并执行魔法命令 %matplotlib inline, 并去除图例边框。

数据集介绍:
本数据集特征包括美国 49 个州(State),各州所在的地区(Region),统计年(Year),统计月(Month),平均光照(Avg Daily Sunlight),日均最大空气温度(Avg Daily Max Air Temperature ),日均最大热指数(Avg Daily Max Heat Index ),日均降雨量(Avg Daily Precipitation ),日均地表温度(Avg Day Land Surface Temperature)。
各特征的年度区间为:

导入数据并查看前 5 行。

筛选美国各大区域的主要气候指数,通过 sns.distplot 接口绘制指数的分布图。

从运行结果可知:
光照能量密度(Sunlight),美国全境各地区分布趋势大致相同,均存在较为明显的两个峰(强光照和弱光照)。这是因为非赤道国家受地球公转影响,四季光照强度会呈现出一定的周期变化规律;
从地理区位能看出,东北部光照低谷明显低于其他三个区域;
日均最高空气温度(Max Air Temperature),美国全境各地区表现出较大差异,东北部和中西部趋势大致相同,气温平缓期较长,且包含一个显着的尖峰;西部地区平缓期最长,全年最高温均相对稳定;南部分布则相对更为集中;
日均地表温度(Land Surface Temperature),与最高空气温度类似,不同之处在于其低温区分布更少;
最大热指数(Max Heat Index),西部与中西部分布较为一致,偏温和性温度,东北部热指数偏高,南部偏低;
降雨量(Precipitation),西部明显偏小,南部与东北部大致相同,中西部相对较多。

结合地理知识做一个总结:
东北部及大多数中西部地区,属于温带大陆性气候,四季分明,夏季闷热,降雨较多。
西部属于温带地中海气候,全年气候温和,并且干燥少雨,夏季气候温和,最高温度相对稳定。
南部沿海一带,终年气候温暖,夏季炎热,雨水充沛。

按月计算美国各地区降雨量均值及标准偏差,以均值 ± 一倍标准偏差绘制各地区降雨量误差线图。

从运行结果可知:
在大多数夏季月份,西部地区降雨量远小于其他地区;
西部地区冬季月降雨量高于夏季月;
中西部地区是较为典型的温带大陆性气候,秋冬降雨逐渐减少,春夏降雨逐渐升高;
南部地区偏向海洋性气候,全年降雨量相对平均。

需要安装joypy包。

日均最高气温变化趋势
通过 joypy 包的 joyplot 接口,可以绘制带堆积效应的直方分布曲线,将 1980 年 - 2008 年的日均最高温度按每隔 4 年的方式绘制其分布图,并标注 25%、75% 分位数。

从运行结果可知:
1980 - 2008 年区间,美国全境日均最高温度分布的低温区正逐渐升高,同时高温区正逐渐降低,分布更趋向于集中;
1980 - 2008 年区间,美国全境日均最高温度的 25% 分位数和 75% 分位数有少量偏离但并不明显。
日均降雨量变化趋势
同样的方式对降雨量数据进行处理并查看输出结果。

筛选出加州和纽约州的日均降雨量数据,通过 plt.hist 接口绘制降雨量各月的分布图。

从运行结果可知:
加州地区降雨量多集中在 0 - 1 mm 区间,很少出现大雨,相比而言,纽约州则显得雨量充沛,日均降雨量分布在 2 - 4 mm 区间。

直方图在堆积效应下会被覆盖大多数细节,同时表达聚合、离散效应的箱线图在此类问题上或许是更好的选择。
通过 sns.boxplot 接口绘制加州和纽约州全年各月降雨量分布箱线图.

从箱线图上,我们可以清晰地对比每个月两个州的降雨量分布,既可以看到集中程度,例如七月的加州降雨量集中在 0.1 - 0.5 mm 的窄区间,说明此时很少会有大雨;又可以看到离散情况,例如一月的加州,箱线图箱子(box)部分分布较宽,且上方 10 mm 左右存在一个离散点,说明此时的加州可能偶尔地会出现大到暴雨。

视觉上更为美观且简约的是摆动的误差线图,实验 “美国全境降雨量月度分布” 将所有类别标签的 x 位置均放于同一处,导致误差线高度重合。可通过调节 x 坐标位置将需要对比的序列紧凑排布。

从输出结果可以看出,加州冬季的降雨量不确定更强,每年的的十一月至次年的三月,存在降雨量大,且降雨量存在忽多忽少的现象(误差线长)。

上面的实验均在研究单变量的分布,但经常性地,我们希望知道任意两个变量的联合分布有怎样的特征。
核密度估计 , 是研究此类问题的主要方式之一, sns.kdeplot 接口通过高斯核函数计算两变量的核密度函数并以等高线的形式绘制核密度。

从运行结果可知:
加州在高温区和低降雨期存在一个较为明显的高密度分布区(高温少雨的夏季);
纽约州在高温及低温区均存在一个高密度的分布区,且在不同温区降雨量分布都较为均匀。

将美国全境的降雨量与空气温度通过 plt.hist2d 接口可视化。

从运行结果可知:
美国全境最高密度的日均高温温度区域和降雨量区间分别为,78 F (约等于 25 C)和 2.2 mm 左右,属于相对舒适的生活气候区间。
美国全境降雨量与空气温度的关系-核密度估计
在上面实验基础上,在 x, y 轴上分别通过 sns.rugplot 接口绘制核密度估计的一维分布图,可在一张绘图平面上同时获取联合分布和单变量分布的特征。

美国全境降雨量与空气温度的关系-散点分布和直方分布
sns.jointplot 接口通过栅格的形式,将单变量分布用子图的形式进行分别绘制,同时通过散点图进行双变量关系的展示,也是一种较好的展现数据分布的方式。

上面两个实验研究了双变量分布的可视化,以下研究 3 变量聚合结果的可视化。
通过 sns.heatmap 接口可实现对透视数据的可视化,其原理是对透视结果的值赋予不同的颜色块,以可视化其值的大小,并通过颜色条工具量化其值大小。

上面的两个实验可视化了各州随年份日均最高温度的中位数变化趋势,从图中并未看出有较为显着地变化。
以下通过 t 检验的方式查看统计量是否有显着性差异。stats.ttest_ind 接口可以输出 1980 年 与 2010 年主要气候指数的显着性检验统计量及 p 值。

从运行结果可以看出:
检验结果拒绝了降雨量相等的原假设,即 1980 年 与 2010 年两年间,美国降雨量是不同的,同时没有拒绝日均日照、日均最大气温两个变量相等的原假设,说明气温未发生显着性变化。

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