代码收藏家技术教程 2024-12-29

利用python绘制土地利用桑基图

概要

在做关于土地利用的相关论文中，常常利用桑基图可视化土地利用之间的转移。而桑基图的绘制有许多方法，接下来结合python中的plotly来绘制。

土地利用转移矩阵数据

后续将采用的土地利用数据

绘制桑基图

1.先绘制两时间节点的，即2000-2010年的

import plotly.graph_objects as go

# 定义转移矩阵
transfer_matrix_2000_to_2010 = [
    [383.69, 3.51, 0.02, 7.19, 4.27, 0.24],
    [8.66, 166.07, 1.44, 63.02, 17.73, 39.24],
    [0, 0.88, 3.73, 0.09, 0.01, 0.23],
    [12.76, 29.42, 1.1, 79.35, 11.97, 25.42],
    [0.27, 3.73, 0.03, 1.64, 1.72, 0.94],
    [2.14, 4.39, 0.05, 11.69, 1.15, 2.75]
]

# 类别名称
categories = ["林地", "建设用地", "水域", "耕地", "未利用地", "草地"]

# 创建节点（起始节点和目标节点）
labels = []
labels.extend([f"2000_{category}" for category in categories])
labels.extend([f"2010_{category}" for category in categories])

# 创建 source 和 target
source = []
target = []
value = []

# 2000 到 2010 的转移数据
for i in range(len(categories)):
    for j in range(len(categories)):
        if transfer_matrix_2000_to_2010[i][j] > 0:
            source.append(i)                     # 从 2000 年的类别
            target.append(len(categories) + j)   # 到 2010 年的类别
            value.append(transfer_matrix_2000_to_2010[i][j])

# 定义颜色
colors = [
    "#228B22",  # 林地 (深绿色)
    "#D2691E",  # 建设用地 (深橙色)
    "#1E90FF",  # 水域 (亮蓝色)
    "#FFD700",  # 耕地 (金色)
    "#A9A9A9",  # 未利用地 (暗灰色)
    "#7CFC00"   # 草地 (草绿色)
]

# 创建桑基图
fig = go.Figure(go.Sankey(
    node=dict(
        pad=15,
        thickness=20,
        line=dict(color="black", width=0.5),
        label=labels,
        color=colors * 2  # 为每个时间点的节点分配相同的颜色
    ),
    link=dict(
        source=source,
        target=target,
        value=value,
        color=[colors[i] for i in source]  # 使用相应类别的颜色
    )
))

# 更新图形布局
fig.update_layout(title_text="土地利用转移桑基图", font_size=10)
fig.show()

绘制桑基图如下：

2.先绘制多时间节点的，即2000-2010年和2010-2020年的

import plotly.graph_objects as go

# 转移矩阵
transfer_matrix_2000_to_2010 = [
    [383.69, 3.51, 0.02, 7.19, 4.27, 0.24],
    [8.66, 166.07, 1.44, 63.02, 17.73, 39.24],
    [0, 0.88, 3.73, 0.09, 0.01, 0.23],
    [12.76, 29.42, 1.1, 79.35, 11.97, 25.42],
    [0.27, 3.73, 0.03, 1.64, 1.72, 0.94],
    [2.14, 4.39, 0.05, 11.69, 1.15, 2.75]
]

transfer_matrix_2010_to_2020 = [
    [383.69, 8.66, 0, 12.76, 0.27, 2.14],
    [3.51, 166.07, 0.88, 29.42, 3.73, 4.39],
    [0.02, 1.44, 3.73, 1.1, 0.03, 0.05],
    [7.19, 63.02, 0.09, 79.35, 1.64, 11.69],
    [4.27, 17.73, 0.01, 11.97, 1.72, 1.15],
    [0.24, 39.24, 0.23, 25.42, 0.94, 2.75]
]

# 类别名称
categories = ["林地", "建设用地", "水域", "耕地", "未利用地", "草地"]

# 创建节点标签
labels = []
for year in ["2000", "2010", "2020"]:
    labels.extend([f"{year} {category}" for category in categories])

# 创建 source 和 target
source = []
target = []
value = []

# 2000 到 2010 年的转移数据
for i in range(len(categories)):
    for j in range(len(categories)):
        if transfer_matrix_2000_to_2010[i][j] > 0:
            source.append(i)                     # 从 2000 年的类别
            target.append(len(categories) + j)   # 到 2010 年的类别
            value.append(transfer_matrix_2000_to_2010[i][j])

# 2010 到 2020 年的转移数据
for i in range(len(categories)):
    for j in range(len(categories)):
        if transfer_matrix_2010_to_2020[i][j] > 0:
            source.append(len(categories) + i)              # 从 2010 年的类别
            target.append(2 * len(categories) + j)          # 到 2020 年的类别
            value.append(transfer_matrix_2010_to_2020[i][j])

# 定义颜色
colors = [
    "#228B22",  # 林地 (深绿色)
    "#D2691E",  # 建设用地 (深橙色)
    "#1E90FF",  # 水域 (亮蓝色)
    "#FFD700",  # 耕地 (金色)
    "#A9A9A9",  # 未利用地 (暗灰色)
    "#7CFC00"   # 草地 (草绿色)
]

# 创建桑基图
fig = go.Figure(go.Sankey(
    node=dict(
        pad=15,
        thickness=20,
        line=dict(color="black", width=0.5),
        label=labels,
        color=colors * 3  # 每个时间节点的类别都有同样的颜色，重复3次
    ),
    link=dict(
        source=source,
        target=target,
        value=value,
        color=[colors[i % len(colors)] for i in source]  # 使用取模操作来避免超出索引
    )
))

# 更新图形布局
fig.update_layout(title_text="土地利用转移桑基图", font_size=10)
fig.show()

绘制桑基图如下：