Python利用GeoPandas打造一个交互式中国地图选择器

目录

• 技术栈概览
• 代码结构分析
• 1. __init__ 方法：初始化与状态管理
• 2. init_ui 方法：构建用户界面
• 3. load_geo_data 与 on_load_geo_file：数据加载逻辑
• 4. create_map 方法：地图绘制核心
• 5. on_province_click 与 on_export_map：交互与导出
• 如何运行和使用

在数据分析和可视化领域，地图是展示地理信息的强大工具。它能直观地揭示数据在空间上的分布模式。今天，我将带你深入了解一个使用 python、wxPython 和 GeoPandas 构建的交互式中国地图行政区划选择器。这个应用不仅能让你轻松选择省份，还能将选定的区域高亮显示在地图上，并支持导出地图截javascript图和自动保存状态。

C:\pythoncode\new\china_map_app.py

技术栈概览

在深入代码之前，我们先了解一下这个项目使用的主要技术栈：

• wxPython：一个用于创建图形用户界面（GUI）的跨平台 Python 库。它提供了丰富的控件和事件处理机制，是构建桌面应用的利器。
• GeoPandas：一个强大的库，它扩展了 Pandas 的功能，使其能够处理地理空间数据。你可以把它看作是 Pandas 的地理空间版，可以方便地读取、操作和绘制 GeojsON、Shapefile 等格式的地理数据。
• Matplotlib：Python 中最流行的绘图库之一。GeoPandas 依赖它来完成地图的绘制。
• Python 标准库：包括 json（用于读写应用状态）和 os（用于文件路径操作）。

整个应用的核心思想是：使用 wxPythHLXoaEon 构建 GUI 框架，利用 GeoPandas 读取和渲染地图数据，再通过事件绑定将 GUI 按钮操作与地图的重新绘制联系起来。

代码结构分析

我们的应用主要由一个主窗口类 ChinaMpythonapFrame 组成。让我们逐一剖析它的关键部分。

1. __init__ 方法：初始化与状态管理

在 __init__ 中，我们完成了应用的初始化工作：

class ChinaMapFrame(wx.Frame):
    def __init__(self):
        super().__init__(None, title="中国地图行政区划选择器", size=(1200, 800))
        
        self.state_file = "map_state.json"
        
        # 定义所有省份列表
        self.provinces = [...] 
        # 定义省份名称映射，以兼容不同地图文件的命名方式
        self.province_mapping = {...}
        
        self.selected_provinces = set()
        self.gdf = None
        self.last_map_file = None # 存储上次加载成功的地图文件路径
        
        self.init_ui()
        self.load_state()
        self.load_geo_data()
        
        self.Bind(wx.EVT_CLOSE, self.on_close)

这里定义了几个重要的实例变量：

• self.provinces：一个包含所有中国省份、自治区和直辖市的列表。
• self.selected_provinces：一个 set 集合，用于高效地存储当前选中的省份，方便添加和删除。
• self.gdf：GeoPandas 的核心数据结构，用于存储从 GeoJSON 或 Shapefile 文件加载的地理数据。
• self.last_map_file：这是一个关键改进！它编程记录了上一次成功加载的地图文件路径，以便应用下次启动时能自动加载。

load_state() 和 on_close() 方法负责应用的状态持久化。当程序关闭时，save_state() 会将 self.selected_provinces 和 self.last_map_file 保存到 map_state.json 文件中。下次启动时，load_state() 会自动读取这个文件，恢复到上次关闭时的状态，这大大提升了用户体验。

2. init_ui 方法：构建用户界面

init_ui 方法负责构建整个窗口的布局和控件。它使用了 wx.BoxSizer 和 wx.GridSizer 来组织界面。

def init_ui(self):
    # ...
    # 上部分：地图区域，使用 FigureCanvas 承载 Matplotlib 图
    self.figure = Figure(figsize=(12, 8), dpi=80)
    self.canvas = FigureCanvas(panel, -1, self.figure)
    # ...
    # 下部分：按钮区域，使用 GridSizer 布局
    button_sizer = wx.GridSizer(rows=0, cols=6, hgap=5, vgap=5)
    # ...
    # 控制按钮，包括新增的“导出地图”按钮
    control_sizer.Add(load_btn, 0, wx.RIGHT, 10)
    control_sizer.Add(export_btn, 0)
    # ...

这里，FigureCanvasWxAgg 是连接 Matplotlib 图形和 wxPython 窗口的关键桥梁。地图将在 Matplotlib 的 Figure 对象上绘制，并通过 FigureCanvas 呈现在窗口中。

新增的“导出地图”按钮（export_btn）及其事件绑定，为用户提供了保存地图视图的功能。

3. load_geo_data 与 on_load_geo_file：数据加载逻辑

这两个方法是应用的核心数据加载部分。

• load_geo_data 实现了智能加载。它首先检查 self.last_map_file 是否有效，如果有效则直接加载。如果无效，它会尝试加载几个预设的默认文件名（如 china.geojson）。这种设计保证了应用在大多数情况下都能找到并加载地图数据。
• on_load_geo_file 则响应“加载地图文件”按钮的点击事件，通过文件对话框让用户手动选择地图文件。加载成功后，它会更新 self.last_map_file 并重新绘制地图。

4. create_map 方法：地图绘制核心

这是地图可视化的核心逻辑。它根据 self.selected_provinces 的状态，为每个行政区划分配不同的颜色，然后调用 GeoPandas 的 plot 方法进行绘制。

def create_map(self):
    if self.gdf is None:
        self.show_no_data_message()
        return

    self.figure.clear()
    ax = self.figure.add_subplot(111)

    colors = []
    # 遍历 GeoDataFrame 的每一行
    for idx, row in self.gdf.iterrows():
        is_selected = False
        province_name = None
        # 尝试匹配不同的列名（'name', 'NAME', 'province' 等）
        # ...
        
        # 匹配选中的省份
        if province_name:
            for selected_province in self.selected_provinces:
                # 使用直接匹配和映射匹配，提高兼容性
                # ...
                
        colors.append('#0066FF' if is_selected else '#E6F3FF')

    self.gdf.plot(ax=ax, color=colors, edgecolor='white', linewidth=0.5)
    # ... 绘制图例和标题 ...
    self.canvas.draw()

代码中的一个亮点编程客栈是它对地图文件列名的鲁棒性。它会尝试匹配多个常见的列名（'name', 'NAME', '省份' 等），以确保它能兼容不同来源的 GeoJSON 或 Shapefile 文件。

5. on_province_click 与 on_export_map：交互与导出

on_province_click 负责处理省份按钮的点击事件。它会 toggles（切换）省份在 self.selected_provinces 集合中的状态，并改变按钮的背景颜色，最后调用 create_map 来更新地图视图。

on_export_map 则是新增的导出功能。它使用 wx.FileDialog 弹出保存对话框，然后调用 self.figure.savefig(filepath, dpi=300) 将当前 Matplotlib 的 Figure 保存为高分辨率的 PNG 图片。

如何运行和使用

要运行这个应用，请确保你已经安装了所有必需的库：

pip install wxpython geopandas matplotlib

然后，你需要一个中国行政区划的 GeoJSON 或 Shapefile 文件。你可以在 load_geo_data 方法中指定的几个默认文件名（china.geojson 等），或者在 github 等网站找到类似的文件，然后通过“加载地图文件”按钮导入。

运行脚本后，你会看到一个包含中国地图和所有省份按钮的窗口。你可以：

• 点击按钮来选择或取消选择省份。
• 使用“全选”和“清除所有”按钮来快速操作。
• 点击“导出地图”将当前视图保存为图片。

这个应用是一个很好的例子，展示了如何将多个 Python 库（GUI、地理空间数据、绘图）有机地结合起来，创建一个功能实用且用户友好的桌面工具。通过这种方式，你可以将复杂的数据处理和可视化任务封装在一个直观的界面中，大大降低了非技术人员的使用门槛。

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