本文示例程式碼、資料已上傳至我的Github倉庫https://github.com/CNFeffery/DataScienceStudyNotes

1 簡介

　　Kepler.gl相信很多人都聽說過，作為Uber幾年前開源的互動式地理資訊視覺化工具，kepler.gl依託WebGL強大的圖形渲染能力，可以在瀏覽器端以多種形式輕鬆展示大規模資料集。

圖1

　　更令人興奮地是Kepler.gl在去年推出了基於Python的介面庫keplergl，結合jupyter notebook/jupyter lab的相關擴充外掛，使得我們可以通過編寫Python程式配合Kepler.gl更靈活地製作各種視覺化作品。

圖2

　　而隨著近期keplergl的更新，更多的新特性得以同步到其Python生態中，本文就將針對其中的路徑動畫的製作方法進行介紹。

2 基於keplergl的路徑動畫

　　我們要製作的路徑動畫圖主要用於表現特定路徑上流的運動，譬如圖3的例子來自Kepler.gl官方示例：

圖3

　　而在官方的說明中描述了要繪製路徑動畫需要輸入的資料格式：

圖4

　　這是一個典型的GeoJSON格式LineString要素，特別的是其"coordinates"鍵對應的值不同於常規的[經度, 緯度]格式，而是代表著[經度, 緯度, 高度, 時間戳]，其中高度非必要，可以設定為0，而時間戳則宣告瞭軌跡動畫在該時間點會到達的該點位置，即線要素上連續的點位置+時間戳定義了軌跡動畫的運動模式，下面我們分步驟來實現。

2.1 構造資料與初始化html

　　這裡我們以重慶市渝中區的OSM路網為演示示例資料，首先我們需要利用json模組來讀取本地重慶市渝中區_osm路網_道路.geojson資料：

from keplergl import KeplerGl
import json
import time

with open('geometry/重慶市渝中區_osm路網_道路.geojson') as g:
    raw_roads = json.load(g)

　　隨便列印出其中包含的某個線要素：

圖5

　　可以看到，這時線要素內部包含的點還是[經度, 緯度]的格式，接下來我們為其虛構上時間戳資訊，為了保證整個路網視覺化的協調一致，將所有線要素的時間跨度固定在一個小時之內，保證每段路上從頭到尾的軌跡動畫都保持一致：

start_time = time.mktime(time.strptime('2020-05-29 20:00:00', "%Y-%m-%d %H:%M:%S"))

for i in range(raw_roads['features'].__len__()):
    for j in range(raw_roads['features'][i]['geometry']['coordinates'].__len__()):
        
        shift_time = int((j / raw_roads['features'][i]['geometry']['coordinates'].__len__())*3600) # 更新當前對應的時間戳
        
        raw_roads['features'][i]['geometry']['coordinates'][j] \
            .extend([0, # 高度設定為0
                     int(start_time) + shift_time])

　　接著再列印其中一個線要素：

圖6

　　可以發現每個點元素都追加上高度0以及對應的時間戳（注意這裡的時間戳必須為整數否則之後輸入keplergl會報錯），接下來的過程就非常簡單，首先確保你已經安裝了keplergl以及對應外掛，譬如我所使用的jupyter lab，在確保nodejs被安裝的前提下，使用jupyter labextension install @jupyter-widgets/jupyterlab-manager keplergl-jupyter安裝擴充外掛（jupyter notebook可參考https://github.com/keplergl/kepler.gl/tree/master/bindings/kepler.gl-jupyter#installation），以及使用pip install keplergl來安裝keplergl庫，一切準備就緒直接執行如下程式碼：

from keplergl import KeplerGl
# 生成KeplerGl物件s
map1 = KeplerGl(height=400, 
                data={'flow': raw_roads}) # data以圖層名為鍵，對應的向量資料為值
map1
map1.save_to_html(file_name='渝中區.html') # 匯出到本地可編輯html檔案

圖7

　　這一步的目的是初始化已嵌入目標資料的html檔案，接下來你就可以關閉jupyter lab，在工作目錄下找到已經匯出的html檔案直接開啟，接下來的工作將在瀏覽器裡進行。

2.2 互動式創作

　　接下來的過程則不涉及任何程式碼，我們將以點選按鈕的方式改變我們視覺化作品的外觀，由於整個過程細節較多，因此將整個過程錄製為視訊：

　　Kepler.gl中的互動式引數調整非常簡單，只要你隨便試一試就可以掌握其用法，不必拘泥於我上面的引數設定，發揮自己的創意，調出更美觀的軌跡動畫結果。

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（資料科學學習手札85）Python+Kepler.gl輕鬆製作酷炫路徑動畫

1 簡介

2 基於keplergl的路徑動畫

2.1 構造資料與初始化html

2.2 互動式創作

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