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制图与地理可视化

目的：制作能够如实传达信息的地图。制图选择（分级断点、色带、归一化、投影）可能制造或掩盖模式；本技能将这些选择视为需要说明理由的分析决策，而非单纯的样式处理。

首先要问的三个问题

1. 要传达什么信息？ 一张地图只传达一个信息。如果两个变量相互争夺注意力，可以考虑小多图或双变量方案，而不是设置十二个图例类别。
2. 是否做了归一化？ 原始计数的分级统计地图其实是在伪装成人口地图。按面积着色时应使用比率、密度或人均值；原始量值则应使用比例符号。
3. 静态还是交互式？ 印刷／PDF／纸质地图 → matplotlib/QGIS 布局；探索／利益相关方 → Folium/MapLibre；大型点数据 → Kepler.gl/deck.gl（GPU）。

主题地图类型选择

数据	地图类型
按多边形统计的比率／比例	分级统计地图
按地点统计的数量／量值	比例／分级符号
两个相关比率	双变量分级统计地图（最多 3×3）
个体级密度	点密度图或 KDE 表面（标注带宽）
连续场（栅格）	分级或拉伸渲染 + 晕渲背景
流动／OD	流向图（宽度∝流量），聚合数据以避免线条缠结
随时间变化	用于分析时，小多图优于动画；用于宣传时使用动画

分级——确保诚实表达的关键

• 自然断点（Jenks）：偏态数据的默认选择；断点取决于具体数据，因此不能跨地图／日期比较。
• 分位数：确保颜色分布均衡；可能会把数值几乎相同的数据分到不同类别。
• 等间隔：便于比较且直观；遇到偏态数据时效果不佳。
• 手动／自定义：制作地图系列（所有日期／区域使用相同断点）以及设置领域阈值（WHO 限值、坡度等级）时，唯一正确的选择。
• 5±2 个类别；在工作流中展示带有断点的直方图；在图注／元数据中注明分级方案。尝试两种方案——如果呈现的故事发生实质变化，那么故事本身就取决于分级方式，必须告知读者。

颜色

• 使用 ColorBrewer/cmcrameri/viridis 系列的色带：顺序色带（有序数据）、发散色带（有意义的中点——零、均值、阈值）、定性色带（类别，≤ 8 类）。
• 默认采用色盲友好方案（男性读者中约 8% 有色觉障碍）；未经 CVD 模拟器检查，切勿使用红绿发散色带。
• NoData ≠ 零：使用中性灰渲染，并单独列入图例，绝不要使用色带的最低端颜色。
• 在主题图层下使用低调的底图（CartoDB Positron）——底图绝不能喧宾夺主。

显示投影

• Web 瓦片使用 Web Mercator：适用于城市尺度；在大陆尺度使用 Mercator 进行面积比较会造成视觉误导——大范围静态主题地图应使用等面积投影（Albers、Mollweide、Equal Earth）。
• 全国制图 → 使用国家坐标网；极地制图 → 使用极地立体投影。
• 出版地图应标注投影。

必备地图要素（出版用静态地图）

标题（传达信息，而非文件名）、图例（标明单位！采用合理的数字格式）、比例尺（仅适用于投影坐标系——度数没有固定比例尺）、指北针（仅在北方不朝上或受众对此有预期时添加）、数据来源 + 日期 + 投影 + 作者，以及用于标示陌生区域位置的定位小地图。

# GeoPandas static map core
ax = gdf.plot(column="rate_per_1k", scheme="naturalbreaks", k=5,
              cmap="YlGnBu", legend=True, edgecolor="white", linewidth=0.3,
              missing_kwds={"color": "#d9d9d9", "label": "No data"})
ax.set_axis_off()

导出：印刷使用 300 dpi PNG/PDF；编辑人员需要修改时使用 SVG；交付 GIS 时使用 COG + 样式。

交互式地图

• Folium/MapLibre：在提示框中显示格式化数值，提供图层控件，设置合理的初始边界（fit_bounds），并包含图例（Folium 需要手动添加 HTML/branca 图例——发布时绝不能缺少图例）。
• 性能：矢量要素超过约 50k 时 → 将其切片（tippecanoe → PMTiles），或改用 deck.gl/Kepler；绝不要把 500k 个 GeoJSON 要素全部塞进 Leaflet。
• 每个弹出窗口中的数值都应格式化（千位分隔符、单位、舍入精度应与数据精度相符）。

验证流程

1. 缩略图检查：消息在缩略图大小下是否仍清晰可辨？
2. 通过色觉缺陷模拟检查。
3. 图例审查：单位、舍入方式、分类边界不得重叠。
4. 将 3 个要素的渲染值与属性表交叉核对 （分类错误不会显现）。
5. 对于地图系列：各面板使用相同的断点、色带和范围。

易错点检查清单

• 使用原始计数制作分级统计图（实质上是在展示人口）。
• 比较两个日期时使用 Jenks 断点。
• 使用红绿发散色带，且中点未标注。
• 将 NoData 渲染为最低等级。
• 在未投影（以度为单位）的地图上添加比例尺。
• 使用 Web Mercator 比较大陆面积。
• 交互式地图没有图例或单位。

执行规范

• 工作流： 检查受众、数据语义、比例尺和输出媒介；选择投影、标准化方法、分类方法和视觉层级；渲染；验证；导出。
• 决策规则： 根据分析问题选择地图类型；当暴露量不同时，对计数进行标准化；比较数据时保持断点固定。
• 验证流程： 执行上述五项检查，并根据来源核对渲染值、单位、分类边界和缺失数据处理方式。
• 失败模式： 若分母、CRS、单位、无障碍要求或面板间可比性尚未明确，则停止交付或注明限制。
• 交付物： 最终地图、图例和单位、数据/来源说明、投影和分类依据、无障碍说明，以及可复现的样式或代码。
• 来源时效性： 使用版本敏感的 API 前，请查阅权威来源注册表，并记录核查日期。