Python數(shù)據(jù)可視化制作全球地震散點圖
前言：
為了制作全球地震散點圖，我在網(wǎng)上下載了一個數(shù)據(jù)集，其中記錄了一個月內(nèi)全球發(fā)生的所有地震，但這些數(shù)據(jù)是以JSON格式存儲的，因此需要用json模塊來進行處理。
查看JSON數(shù)據(jù)
首先我們先打開下載好的數(shù)據(jù)集瀏覽一下：
你會發(fā)現(xiàn)其中的數(shù)據(jù)密密麻麻，根本不是人讀的，因此，接下來我們將對數(shù)據(jù)進行處理，讓它變得簡單易讀。
import json#導入json模塊，以便于加載文件中的數(shù)據(jù)
filename='eq_data_1_day_m1.json'
with open(filename) as f:
all_eq_data=json.load(f)#json.load(),將數(shù)據(jù)轉化為Python能夠處理的格式
readable_file='eq_data_1_day_m1.json'#創(chuàng)建一個文件，以便將這些數(shù)據(jù)以易于閱讀的方式寫入其中
with open(readable_file,'w') as f:
json.dump(all_eq_data,f,indent=4)#json.dump()將數(shù)據(jù)讀入其中
#參數(shù)indent讓dump()使用與數(shù)據(jù)結構匹配的縮進量來設置數(shù)據(jù)的格式經(jīng)過處理之后，我們再打開這個文件會發(fā)現(xiàn)里面的數(shù)據(jù)變得清晰了許多。
從中我們能夠快速獲取數(shù)據(jù)的很多信息，比如地震的次數(shù)，類型等等，不僅如此，我們還能夠知道有關這些數(shù)據(jù)的一些信息，比如，它的生成時間，他在網(wǎng)頁上怎么獲取等等。
參數(shù)indent
如果indent是非負整數(shù)或字符串，則JSON數(shù)組元素和對象成員將使用該縮進級別進行打印。如果indent為0，負數(shù)或“”只會插入換行符。
None（默認）則選擇最緊湊的表示形式。，使用正整數(shù)縮進會使每個級別縮進多個空格。，如果縮進是字符串（例如“
t”），則該字符串用于縮進每個級別。
當我們將縮進量修改為0時，文件的排版也會發(fā)生變化：
json.dump(all_eq_data,f,indent=0)
創(chuàng)建地震列表
import json
filename='eq_data_1_day_m1.json'
with open(filename) as f:
all_eq_data=json.load(f)#對文件進行處理
all_eq_dicts=all_eq_data['features']
print(len(all_eq_dicts))#提取出這個文件記錄的所有地震輸出結果如下：
158
是的，從文件的開頭，我們就可以確定地震的次數(shù)為158次，因此輸出結果正確：
提取震級
方法即是新建立一個列表用來存放震源的有關數(shù)據(jù)，再提取字典features的properties部分的mag.
代碼如下：
import json
filename='eq_data_1_day_m1.json'
with open(filename) as f:
all_eq_data=json.load(f)
all_eq_dicts=all_eq_data['features']
mags=[]
for eq_dict in all_eq_dicts:
mag=eq_dict['properties']['mag']
mags.append(mag)
print(mags[:10])#打印前十次的震級數(shù)據(jù)[0.96, 1.2, 4.3, 3.6, 2.1, 4, 1.06, 2.3, 4.9, 1.8]
提取位置數(shù)據(jù)
首先，我們需要在文件中找到關于經(jīng)度和維度的部分，如下所示，我們在文件中查找到，它是存在于geometry字典下，coordinates鍵中的。
---snip---
all_eq_dicts=all_eq_data['features']
mags,titles,lons,lats=[],[],[],[]
for eq_dict in all_eq_dicts:
mag=eq_dict['properties']['mag']
title=eq_dict['properties']['title']
lon=eq_dict['geometry']['coordinates'][0]#提取coordinates鍵中索引值為0的數(shù)據(jù)
lat=eq_dict['geometry']['coordinates'][1]
mags.append(mag)
titles.append(title)
lons.append(lon)
lats.append(lat)
print(mags[:10])
print(titles[:2])
print(lons[:5])#輸出前五個經(jīng)度
print(lats[:5])#輸出前五個維度輸出結果如下：
[0.96, 1.2, 4.3, 3.6, 2.1, 4, 1.06, 2.3, 4.9, 1.8]
['M 1.0 - 8km NE of Aguanga, CA', 'M 1.2 - 11km NNE of North Nenana, Alaska']
[-116.7941667, -148.9865, -74.2343, -161.6801, -118.5316667]
[33.4863333, 64.6673, -12.1025, 54.2232, 35.3098333]
繪制震級散點圖
通過我們前面提取的有關震源的數(shù)據(jù)，下面我們可對提取的數(shù)據(jù)進行可視化作圖：
import plotly.express as px#Plotly Express是Plotly的高級接口，相當于Matplotlib是一個工具
fig=px.scatter(
x=lons,
y=lats,
labels={'x':'經(jīng)度','y':'維度'},
range_x=[-200,200],
range_y=[-90,90],
#width和height代表圖表的高度和寬度均為800像素
width=800,
height=800,
title="全球地震散點圖",
)
fig.write_html('global_earthquakes.html')#將可視化圖保存為html文件
fig.show()散點圖配置完成后，下面我們在程序目錄下尋找我們保存的可視化圖（global_earthquakes.html），再使用瀏覽器打開該html文件
如下所示，即為散點圖：
指定圖表數(shù)據(jù)的方式
上面我們繪制地震散點圖是通過手動配置經(jīng)緯度，通過將x,y和經(jīng)度，緯度建立聯(lián)系：
x=lons,
y=lats,
labels={'x':'經(jīng)度','y':'維度'},但這在數(shù)據(jù)處理過程中并不是最簡單的方式，下面我們介紹另一種圖表指定數(shù)據(jù)的方式，需要結合我們上面所提到的pandas數(shù)據(jù)分析工具。
import pandas as pd#導入pandas模塊x data=pd.DataFrame(data=zip(lons,lats,titles,mags),colums=['經(jīng)度','緯度','位置','震級'])#使用DataFrame將需要處理的數(shù)據(jù)封裝，注意：DataFrame后面的兩個參數(shù)是可選的，如果這兩個參數(shù)存在的話，這兩個參數(shù)的長度要和DataFrame的長度匹配 #zip()函數(shù)的作用：將可迭代的對象中的對應元素打包為多個元祖，再返回由這些元祖組成的列表 data.head()
DataFrame()函數(shù)
它是Python中pandas庫中的一種數(shù)據(jù)結構，和excel比較相似，它不僅可以設置列名columns和行名index，而且它的單元格可以存放數(shù)值，字符串等。
data.head():返回數(shù)據(jù)的前幾行數(shù)據(jù)，默認是前五行，如果需要指定則寫data.head(‘指定的行數(shù)’)
data.tail():返回data的后幾行數(shù)據(jù)，默認為后五行，如果需要指定則寫data.tail(‘指定的行數(shù)’)
數(shù)據(jù)封裝好之后，參數(shù)的配置方式可修改為：
data, x='經(jīng)度', y='緯度',
現(xiàn)在我們通過這種參數(shù)配置方式進行地震散點圖的繪制：
#創(chuàng)建地震列表，提取數(shù)據(jù)
import json
filename='eq_data_1_day_m1.json'
with open(filename) as f:
all_eq_data=json.load(f)
all_eq_dicts=all_eq_data['features']
mags,titles,lons,lats=[],[],[],[]
for eq_dict in all_eq_dicts:
mag=eq_dict['properties']['mag']
title=eq_dict['properties']['title']
lon=eq_dict['geometry']['coordinates'][0]#提取coordinates鍵中索引值為0的數(shù)據(jù)
lat=eq_dict['geometry']['coordinates'][1]
mags.append(mag)
titles.append(title)
lons.append(lon)
lats.append(lat)
#參數(shù)配置設置
import pandas as pd
data=pd.DataFrame(
data=zip(lons,lats,titles,mags),columns=['經(jīng)度','緯度','位置','震級']
)
data.head()
#繪制散點圖
import plotly.express as px
fig = px.scatter(
data,
x='經(jīng)度',
y='緯度',
range_x=[-200, 200],
range_y=[-90, 90],
width=800,
height=800,
title="全球地震散點圖",
)
fig.write_html('global_earthquake.html')
fig.show()配置完成后，下面我們在程序目錄下尋找我們保存的可視化圖（global_earthquakes.html），再使用瀏覽器打開該html文件如下圖所示：
通過輸出結果，我們可得出，無論使用那種參數(shù)配置方式，其輸出結果都是相同的，但第二種這種以鍵值對的方式，更加清晰。
設計標記點的尺寸
和我們上篇文章提到的與溫度有關的散點圖相類似，我們希望知道最高溫度和最低溫度等這些特殊且重要的信息，那么震源散點圖也是如此，上圖我們所設計的震源散點圖只是將緯度和經(jīng)度在圖上呈現(xiàn)出來了，但震源并沒有體現(xiàn)。
下面，我們將震級也呈現(xiàn)在散點圖上：
方法：使用size參數(shù)設計散點圖中每個尺寸的大?。?/p>
size='震級', size_max=10,
對比上面的兩幅圖，我們會發(fā)現(xiàn)散點圖中關于地震的信息還增加了震級，不僅如此，散點的尺寸大小也與震級的大小有關，震級越大，散點的尺寸越大，這樣一來，我們很容易觀察到不同地方的地震強度，但這還不夠直觀，為了能夠更加直白的呈現(xiàn)地震的情況，我們還設計散點的顏色以便更加清晰的顯示。
設計標記的顏色
方法：
color='震級', #默認漸變色的范圍是從藍到紅再到黃，數(shù)值越小標記越藍，而數(shù)值越大則標記越黃。
把在網(wǎng)上下載好的近30天的數(shù)據(jù)文件復制到該程序目錄下，將參數(shù)color添加其中，再繪制散點圖。，注意修改文件名。
如下圖所示：
美化后的散點圖，不僅在顏色上漂亮了許多，漸變的顏色也更加清晰的反映了地震的嚴重程度。
獲取Plotly Express中所有的漸變色：
不僅如此，Plotly Express還為我們提供了許多的漸變色，而這些漸變色是在px.colors.named_colorscales()中定義的，下面來獲取這些漸變色：
import plotly.express as px
for key in px.colors.named_colorscales():
print(key,end='/')輸出結果如下：
aggrnyl/agsunset/blackbody/bluered/blues/blugrn/bluyl/brwnyl/bugn/bupu/burg/burgyl/cividis
/darkmint/electric/emrld/gnbu/greens/greys/hot/inferno/jet/magenta/magma/mint/orrd/oranges
/oryel/peach/pinkyl/plasma/plotly3/pubu/pubugn/purd/purp/purples/purpor/rainbow/rdbu/rdpu
/redor/reds/sunset/sunsetdark/teal/tealgrn/turbo/viridis/ylgn/ylgnbu/ylorbr/ylorrd/algae
/amp/deep/dense/gray/haline/ice/matter/solar/speed/tempo/thermal/turbid/armyrose/brbg/earth
/fall/geyser/prgn/piyg/picnic/portland/puor/rdgy/rdylbu/rdylgn/spectral/tealrose/temps/tropic
/balance/curl/delta/oxy/edge/hsv/icefire/phase/twilight/mrybm/mygbm/
此外，我們還可將對應配色列表進行反轉：
方法：
px.colors.diverging.RdYlGn[::-1]
此外，Plotly除了有px.colors.diverging表示連續(xù)的配色方案，還有px.colors.sequential和px.colors.qualitative表示離散變量。每個漸變色都有起始色和終止色，有些漸變色還定義了一個或多個中間色。
添加鼠標指向時顯示的文本：
方法，使用參數(shù)hover_name,參數(shù)配置為data的‘位置’
hover_name='位置',
修改后，散點圖的輸出如下所示：
我們發(fā)現(xiàn)，對比于前面的圖表，此時又增加了位置信息，此時，我們就完整的繪制了一副關于地震信息的散點圖。
到此這篇關于Python數(shù)據(jù)可視化制作全球地震散點圖的文章就介紹到這了,更多相關Python地震散點圖內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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