如何在 Altair 中使用 GeoJSON 数据制作地图？

Question

我对制图和 Altair/Vega 非常陌生。有 an example in the Altair documentation for how to make a map starting with an outline of US states，它基本上是通过以下方式创建的：

states = alt.topo_feature(data.us_10m.url, feature='states')

# US states background
background = alt.Chart(states).mark_geoshape(
    fill='lightgray',
    stroke='white'
)

但我想在不列颠群岛绘制点。由于 vega 数据集合中只有美国和世界地图，我必须创建自己的 GeoJSON，不是吗？

所以我尝试通过 运行 一些命令行命令 from this blog post 从世界地图获取不列颠群岛的 GeoJSON，即

ogr2ogr -f GeoJSON -where "adm0_a3 IN ('GBR','IRL','IMN','GGY','JEY','GBA')" subunits.json ne_10m_admin_0_map_subunits/ne_10m_admin_0_map_subunits.shp

这似乎创建了一个 GeoJSON 文件，subunits.json，它可能代表不列颠群岛。但是我怎样才能把它放到 Altair 中呢？还是有另一种方法可以使用 Altair 制作不列颠群岛的地图？

Answer 1

在此示例中，data.us_10m.url 是一个字符串变量，其中字符串指定 URL 到 geojson file 包含 state 特征中的美国州界。如果您想使用其他 geojson 文件，可以在该示例中替换它的 URL。

Answer 2

您提到的示例使用的是 topojson 结构化数据，而您使用的是 geojson 结构化数据。所以你可能需要：

# remote geojson data object
url_geojson = 'https://raw.githubusercontent.com/mattijn/datasets/master/two_polygons.geo.json'
data_geojson_remote = alt.Data(url=url_geojson, format=alt.DataFormat(property='features',type='json'))

# chart object
alt.Chart(data_geojson_remote).mark_geoshape(
).encode(
    color="properties.name:N"
).project(
    type='identity', reflectY=True
)

更新：自 Altair 版本 3.3.0 以来，GeoDataFrames (geopandas) 直接 supported。任何支持 __geo_interface__.

的对象也是如此

---

要获得更多见解，请继续阅读！

下面讨论了变体：

1. 内联 GeoJSON
2. 内联 TopoJSON
3. 来自 URL
的 TopoJSON
4. 来自 URL
的 GeoJSON

解释 geojson 和 topojson 结构化 json 文件之间的差异及其在 Altair 中的用法

import geojson
import topojson
import pprint
import altair as alt

内联 GeoJSON

我们首先创建一个包含两个特征的集合，即两个相邻的多边形。

我们将以 GeoJSON 数据格式创建的两个多边形示例。:

feature_1 = geojson.Feature(
    geometry=geojson.Polygon([[[0, 0], [1, 0], [1, 1], [0, 1], [0, 0]]]),
    properties={"name":"abc"}
)
feature_2 = geojson.Feature(
    geometry=geojson.Polygon([[[1, 0], [2, 0], [2, 1], [1, 1], [1, 0]]]),
    properties={"name":"def"}
)
var_geojson = geojson.FeatureCollection([feature_1, feature_2])

通过漂亮地打印变量来检查创建的 GeoJSON var_geojson

pprint.pprint(var_geojson)

{'features': [{'geometry': {'coordinates': [[[0, 0],
                                             [1, 0],
                                             [1, 1],
                                             [0, 1],
                                             [0, 0]]],
                            'type': 'Polygon'},
               'properties': {'name': 'abc'},
               'type': 'Feature'},
              {'geometry': {'coordinates': [[[1, 0],
                                             [2, 0],
                                             [2, 1],
                                             [1, 1],
                                             [1, 0]]],
                            'type': 'Polygon'},
               'properties': {'name': 'def'},
               'type': 'Feature'}],
 'type': 'FeatureCollection'}

可以看出，两个 Polygon Features 嵌套在 features 对象中， geometry 是每个 feature 的一部分。

Altair 能够使用 format 中的 property 键解析嵌套的 json 对象。下面是一个这样的例子：

# inline geojson data object
data_geojson = alt.InlineData(values=var_geojson, format=alt.DataFormat(property='features',type='json')) 

# chart object
alt.Chart(data_geojson).mark_geoshape(
).encode(
    color="properties.name:N"
).project(
    type='identity', reflectY=True
)

内联 TopoJSON

TopoJSON 是 GeoJSON 的扩展，其中 features 的 geometry 是从名为 arcs 的顶级对象引用的。这使得可以在几何上应用哈希函数，因此每个共享 arc 应该只存储一次。

我们可以将var_geojson变量转换成topojson文件格式结构：

var_topojson = topojson.Topology(var_geojson, prequantize=False).to_json()
var_topojson

{'arcs': [[[1.0, 1.0], [0.0, 1.0], [0.0, 0.0], [1.0, 0.0]],
          [[1.0, 0.0], [2.0, 0.0], [2.0, 1.0], [1.0, 1.0]],
          [[1.0, 1.0], [1.0, 0.0]]],
 'objects': {'data': {'geometries': [{'arcs': [[-3, 0]],
                                      'properties': {'name': 'abc'},
                                      'type': 'Polygon'},
                                     {'arcs': [[1, 2]],
                                      'properties': {'name': 'def'},
                                      'type': 'Polygon'}],
                      'type': 'GeometryCollection'}},
 'type': 'Topology'}

现在，嵌套的 geometry 对象被 arcs 替换，并通过索引指向顶级 arcs 对象。我们现在可以拥有多个 objects 而不是单个 FeatureCollection，其中我们转换后的 FeatureCollection 作为 GeometryCollection.[=70 存储在键 data 中=]

注意：键名 data 是任意的，并且在每个数据集中都不同。

Altair 能够使用 format 中的 feature 键解析 topojson 格式结构中的嵌套 data 对象，同时声明它是 topojson type。下面是一个这样的例子：

# inline topojson data object
data_topojson = alt.InlineData(values=var_topojson, format=alt.DataFormat(feature='data',type='topojson')) 

# chart object
alt.Chart(data_topojson).mark_geoshape(
).encode(
    color="properties.name:N"
).project(
    type='identity', reflectY=True
)

来自 URL

的 TopoJSON

还有一个 shorthand 可以从 topojson 文件中提取对象，如果这个文件可以被 URL 访问：

alt.topo_feature(url, feature)

Altair 示例，其中 topojson 文件由 URL

引用

# remote topojson data object
url_topojson = 'https://raw.githubusercontent.com/mattijn/datasets/master/two_polygons.topo.json'
data_topojson_remote = alt.topo_feature(url=url_topojson, feature='data')

# chart object
alt.Chart(data_topojson_remote).mark_geoshape(
).encode(
    color="properties.name:N"
).project(
    type='identity', reflectY=True
)

来自 URL

的 GeoJSON

但是对于 URL 可访问的 geojson 文件没有这样的 shorthand 并且应该按如下方式链接：

alt.Data(url, format)

Altair 示例，其中 geojson 文件由 URL

引用

# remote geojson data object
url_geojson = 'https://raw.githubusercontent.com/mattijn/datasets/master/two_polygons.geo.json'
data_geojson_remote = alt.Data(url=url_geojson, format=alt.DataFormat(property='features',type='json'))

# chart object
alt.Chart(data_geojson_remote).mark_geoshape(
).encode(
    color="properties.name:N"
).project(
    type='identity', reflectY=True
)