news.shamcode.ru | Как создавать красивые карты с помощью Python

Как создавать красивые карты с помощью Python

пятница, 5 февраля 2021 г. в 00:32:32

https://habr.com/ru/company/skillfactory/blog/540286/

Блог компании SkillFactory
Python
OpenStreetMap
Визуализация данных

Мне всегда нравились карты городов, и несколько недель назад я решил создать свою собственную, художественную версию. Немного погуглив, я обнаружил крутое руководство, написанное Фрэнком Себальосом. Оно увлекательно и полезно, но я предпочитаю более подробные/реалистичные карты-схемы. Из-за этого я решил создать свою собственную версию карт. Итак, давайте посмотрим, как мы можем создавать красивые карты с помощью Python и данных OpenStreetMap.

Установка OSMnx

Прежде всего нам нужно установить Python. Я рекомендую использовать Conda и виртуальные среды (venv) для создания рабочего пространства. Также мы собираемся использовать пакет Python OSMnx, который позволит нам загружать пространственные данные из OpenStreetMap. Чтобы развернуть venv и установить OSMnx, нужно выполнить две команды Conda:

conda config --prepend channels conda-forge
conda create -n ox --strict-channel-priority osmnx

Скачивание дорожно-уличных сетей

После успешной установки OSMnx мы можем начинать программировать. Первое, что нам нужно сделать, – это загрузить данные. Сделать это можно разными способами, один из самых простых – использовать метод graph_from_place().

graph_from_place() принимает несколько параметров. place – это запрос, который будет использоваться в OpenStreetMaps для извлечения данных указанного места, retain_all вернёт нам все улицы, даже если они не связаны с другими элементами, simplify немного очистит предоставленный граф, а network_type укажет, какой тип уличной сети нужно получить.

Я хочу получить все возможные данные (network_type=’all’), но вы можете загружать только проезжие дороги, используя drive, или пешеходные дорожки, используя walk.

Другой способ загрузить данные – использовать graph_from_point(), который позволяет нам указать GPS-координаты. В некоторых случаях этот вариант более удобен, например в местах со схожими названиями, и даёт нам большую точность. Используя dist, мы можем сохранить только те узлы, которые находятся в указанных пределах от центра графа.

Вам необходимо учитывать, что, если вы загружаете данные из крупных мест, таких как Мадрид или Берлин, нужно немного подождать, чтобы получить всю информацию.

Распаковка и раскраска наших данных

И graph_from_place(), и graph_from_point() вернут MultiDiGraph, который мы можем распаковать и положить в список, как показано в руководстве Фрэнка Себальоса.

Теперь нам остаётся перебрать данные и раскрасить их, а также отрегулировать ширину линий в зависимости от длины улицы.

Есть даже возможность идентифицировать определённые дороги и как-то иначе раскрасить только эти дороги.

В моём примере colourMap.py я использую следующие цвета:

color="#a6a6a6"
color="#676767"
color="#454545"
color="#bdbdbd"
color="#d5d5d5"
color="#ffff"

Не стесняйтесь менять цвета или условия, чтобы создавать новые карты на свой вкус.

Чертим и сохраняем карту

Наконец, нам нужно только одно – сформировать карту. Во-первых, нам нужно определить центр нашей карты. Выберите GPS-координаты того места, которое вы хотите сделать центром карты. Затем мы добавим границы и цвет фона. bgcolor, north, south, east и west будут новыми границами нашей карты. Сформированная карта будет обрезана по введённым координатам. Если вам нужна карта побольше, просто увеличьте границы. Учтите, что, если вы используете метод graph_from_point(), вам нужно будет увеличить значение dist в соответствии с вашими потребностями. Для bgcolor я выбрал тёмно-синий цвет #061529, чтобы прикинуть чертёж, но вы опять же можете настроить его по своему вкусу.

После этих шагов нам нужно просто сформировать и сохранить карту. Я рекомендую использовать fig.tight_layout(pad = 0) для настройки параметров карты, чтобы хорошо подогнать части чертежа.

Результаты

Используя этот код, мы можем создать карты, приведённые ниже, но я рекомендую вам настраивать такие параметры, как ширина линий или ограничение границ для каждого города.

Одно различие, которое следует учитывать между graph_from_place() и graph_from_point(), заключается в том, что graph_from_point() получает данные об улицах из окрестности на основе установленного вами расстояния (dist). В зависимости от того, нужна ли вам простая карта или более подробная, вы можете использовать любой из этих методов. Карта Мадрида была создана с помощью graph_from_place(), а карта Берлина – с помощью graph_from_point().

Вдобавок к этому, возможно, вам понадобится изображение размером с плакат. Самый простой способ сделать это – установить атрибут figsize внутри ox.plot_graph(). figsize может регулировать ширину и высоту в дюймах. Обычно я выбираю размер побольше, например figsize=(27,40).

Бонус: добавляем воду

OpenStreetMap также содержит данные о реках и других природных источниках воды, таких как озёра или водные каналы. Снова используя OSmnx, мы можем загрузить эти данные.

Как и раньше, мы можем перебирать данные и раскрашивать карту. В данном случае я предпочитаю синие цвета, например #72b1b1 или #5dc1b9.

Наконец, нам нужно сохранить рисунок. В этом случае я не использую границы с bbox внутри plot_graph. Это ещё одна вещь, с которой можно поэкспериментировать.

После успешной загрузки водоёмов нам нужно соединить два изображения. Немного GIMP’a или Photoshop’a сделает своё дело; не забудьте, что эти два изображения должны быть с одним и тем же fig_size или границами, bbox, для упрощения интерполяции.

Последние штрихи

Мне нравится добавлять текст с названием города, GPS-координатами и названием страны. GIMP или Photoshop делают своё дело.

Также, если вы добавите воду, вам нужно будет заполнить некоторые места или покрасить другие водоёмы, например море. Линия рек изменяется, но с помощью инструмента «Ведро с краской» вы можете заполнить эти пробелы.

Заключение и код

Код для создания этих карт доступен в моем GitHub. Не стесняйтесь использовать его и покажите мне свои результаты! Надеюсь, вам понравился этот пост. Благодарю, что прочитали, и призываю вас делиться знаниями, которые приведут нас к лучшим, невероятным результатам!

Отвечая на призыв автора, делимся знаниями на нашем курсе Python, который будет еще выгоднее с промокодом HABR, добавляющим 10% к скидке на баннере.

Другие профессии и курсы

ПРОФЕССИИ

КУРСЫ