카르토그램?
카르토그램(Cartogram)은 지리적 공간을 나타내는 지도이며, 특정 지역의 통계적인 정보를 시각적으로 표현하는 데 사용됩니다. 그러나 일반적인 지도와는 달리, 카르토그램은 지역의 크기를 그 지역에 해당하는 특정 통계 데이터와 연관시켜 조절하여 나타냅니다. 기존의 지도는 지역의 크기가 실제 지리적 크기와 일치하지만, 카르토그램은 특정 변수(예: 인구, GDP, 범죄율 등)를 반영하여 지역의 상대적 크기를 변형합니다. 이렇게 함으로써, 사용자는 지역 간의 통계적 차이를 시각적으로 파악할 수 있습니다.
이번 글은 카르토그램을 통해 우리나라 인구소멸 위기 지역을 파악해보겠습니다.
import numpy as np
import pandas as pd
import matplotlib.pyplot as plt
import seaborn as sns
%matplotlib inline
from matplotlib import rc
rc('font', family='Arial Unicode MS')
population = pd.read_excel("data/07_population_raw_data.xlsx", header=1)
population.fillna(method="pad", inplace=True)
population.head(3)
행정구역(동읍면)별(1) | 행정구역(동읍면)별(2) | 항목 | 계 | 20 - 24세 | 25 - 29세 | 30 - 34세 | 35 - 39세 | 65 - 69세 | 70 - 74세 | 75 - 79세 | 80 - 84세 | 85 - 89세 | 90 - 94세 | 95 - 99세 | 100+ | |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
0 | 전국 | 소계 | 총인구수 (명) | 51696216.0 | 3541061.0 | 3217367.0 | 3517868 | 4016272.0 | 2237345.0 | 1781229.0 | 1457890 | 909130.0 | 416164.0 | 141488.0 | 34844 | 17562.0 |
1 | 전국 | 소계 | 남자인구수 (명) | 25827594.0 | 1877127.0 | 1682988.0 | 1806754 | 2045265.0 | 1072395.0 | 806680.0 | 600607 | 319391.0 | 113221.0 | 32695.0 | 7658 | 4137.0 |
2 | 전국 | 소계 | 여자인구수 (명) | 25868622.0 | 1663934.0 | 1534379.0 | 1711114 | 1971007.0 | 1164950.0 | 974549.0 | 857283 | 589739.0 | 302943.0 | 108793.0 | 27186 | 13425.0 |
# 열 이름 바꾸기
population.rename(
columns={"행정구역(동읍면)별(1)":"광역시도","행정구역(동읍면)별(2)":"시도", "계":"인구수"}, inplace=True
)
# 소계 열 제거
population = population[(population["시도"]!="소계")]
population.is_copy = False
population.rename(columns={"항목":"구분"}, inplace=True)
population.loc[population["구분"] == "총인구수 (명)", "구분"] = "합계"
population.loc[population["구분"] == "남자인구수 (명)", "구분"] = "남자"
population.loc[population["구분"] == "여자인구수 (명)", "구분"] = "여자"
population["20 - 39세"] = (
population["20 - 24세"]
+ population["25 - 29세"]
+ population["30 - 34세"]
+ population["35 - 39세"]
)
population["65세이상"] = (
population["65 - 69세"]
+ population["70 - 74세"]
+ population["75 - 79세"]
+ population["80 - 84세"]
+ population["85 - 89세"]
+ population["90 - 94세"]
+ population["95 - 99세"]
+ population["100+"]
)
pop = pd.pivot_table(
population, index = ["광역시도", "시도"], columns=["구분"], values=["인구수", "20 - 39세", "65세이상"]
)
pop
# 소멸비율 추가
pop["소멸비율"] = pop["20 - 39세", "여자"] / (pop["65세이상", "합계"] / 2)
# 소멸위기지역 추가
pop["소멸위기지역"] = pop["소멸비율"] <1.0
pop[pop["소멸위기지역"]==True].index.get_level_values(1)
Index(['고성군', '삼척시', '양양군', '영월군', '정선군', '평창군', '홍천군', '횡성군', '가평군', '양평군', '연천군', '거창군', '고성군', '남해군', '밀양시', '산청군', '의령군', '창녕군', '하동군', '함안군', '함양군', '합천군', '고령군', '군위군', '문경시', '봉화군', '상주시', '성주군', '영덕군', '영양군', '영주시', '영천시', '예천군', '울릉군', '울진군', '의성군', '청도군', '청송군', '동구', '영도구', '강화군', '옹진군', '강진군', '고흥군', '곡성군', '구례군', '담양군', '보성군', '신안군', '영광군', '영암군', '완도군', '장성군', '장흥군', '진도군', '함평군', '해남군', '화순군', '고창군', '김제시', '남원시', '무주군', '부안군', '순창군', '임실군', '장수군', '정읍시', '진안군', '공주시', '금산군', '논산시', '보령시', '부여군', '서천군', '예산군', '청양군', '태안군', '홍성군', '괴산군', '단양군', '보은군', '영동군', '옥천군'], dtype='object', name='시도')
pop.reset_index(inplace=True)
pop.head()
tmp_columns = [
pop.columns.get_level_values(0)[n] + pop.columns.get_level_values(1)[n]
for n in range(0, len(pop.columns.get_level_values(0)))
]
pop.columns = tmp_columns
pop.head()
si_name = [None] * len(pop)
tmp_gu_dict = {
"수원": ["장안구", "권선구", "팔달구", "영통구"],
"성남": ["수정구", "중원구", "분당구"],
"안양": ["만안구", "동안구"],
"안산": ["상록구", "단원구"],
"고양": ["덕양구", "일산동구", "일산서구"],
"용인": ["처인구", "기흥구", "수지구"],
"청주": ["상당구", "서원구", "흥덕구", "청원구"],
"천안": ["동남구", "서북구"],
"전주": ["완산구", "덕진구"],
"포항": ["남구", "북구"],
"창원": ["의창구", "성산구", "진해구", "마산합포구", "마산회원구"],
"부천": ["오정구", "원미구", "소사구"],
}
for idx, row in pop.iterrows():
if row["광역시도"][-3:] not in ["광역시", "특별시", "자치시"]:
si_name[idx] = row["시도"][:-1]
elif row["광역시도"] == "세종특별자치시":
si_name[idx] = "세종"
else:
if len(row["시도"]) == 2:
si_name[idx] = row["광역시도"][:2] + " " + row["시도"]
else:
si_name[idx] = row["광역시도"][:2] + " " + row["시도"][:-1]
# 행정구는 특별히 다시 계산
for idx, row in pop.iterrows():
if row["광역시도"][-3:] not in ["광역시", "특별시", "자치시"]:
for keys, values in tmp_gu_dict.items():
if row["시도"] in values:
if len(row["시도"]) == 2:
si_name[idx] = keys + " " + row["시도"]
elif row["시도"] in ["마산합포구", "마산회원구"]:
si_name[idx] = keys + " " + row["시도"][2:-1]
else:
si_name[idx] = keys + " " + row["시도"][:-1]
# 고성 경남, 고성 강원
for idx, row in pop.iterrows():
if row["광역시도"][-3:] not in ["광역시", "특별시", "자치시"]:
if row["시도"][:-1] == "고성" and row["광역시도"] == "강원도":
si_name[idx] = "고성(강원)"
elif row["시도"][:-1] == "고성" and row["광역시도"] == "경상남도":
si_name[idx] = "고성(경남)"
pop["ID"] = si_name
del pop["20 - 39세남자"]
del pop["65세이상남자"]
del pop["65세이상여자"]
draw_korea_raw = pd.read_excel("data/07_draw_korea_raw.xlsx")
draw_korea_raw.head()
draw_korea= pd.DataFrame(draw_korea_raw.stack())
draw_korea.head(3)
draw_korea.reset_index(inplace=True)
draw_korea.head(3)
draw_korea.rename(
columns={"level_0":"y", "level_1":"x", 0:"ID"},inplace=True
)
draw_korea.head(3)
BORDER_LINES = [
[(5, 1), (5, 2), (7, 2), (7, 3), (11, 3), (11, 0)], # 인천
[(5, 4), (5, 5), (2, 5), (2, 7), (4, 7), (4, 9), (7, 9), (7, 7), (9, 7), (9, 5), (10, 5), (10, 4), (5, 4)], # 서울
[(1, 7), (1, 8), (3, 8), (3, 10), (10, 10), (10, 7), (12, 7), (12, 6), (11, 6), (11, 5), (12, 5), (12, 4), (11, 4), (11, 3)], # 경기도
[(8, 10), (8, 11), (6, 11), (6, 12)], # 강원도
[(12, 5), (13, 5), (13, 4), (14, 4), (14, 5), (15, 5), (15, 4), (16, 4), (16, 2)], # 충청북도
[(16, 4), (17, 4), (17, 5), (16, 5), (16, 6), (19, 6), (19, 5), (20, 5), (20, 4), (21, 4), (21, 3), (19, 3), (19, 1)], # 전라북도
[(13, 5), (13, 6), (16, 6)],
[(13, 5), (14, 5)], # 대전시 # 세종시
[(21, 2), (21, 3), (22, 3), (22, 4), (24, 4), (24, 2), (21, 2)], # 광주
[(20, 5), (21, 5), (21, 6), (23, 6)], # 전라남도
[(10, 8), (12, 8), (12, 9), (14, 9), (14, 8), (16, 8), (16, 6)], # 충청북도
[(14, 9), (14, 11), (14, 12), (13, 12), (13, 13)], # 경상북도
[(15, 8), (17, 8), (17, 10), (16, 10), (16, 11), (14, 11)], # 대구
[(17, 9), (18, 9), (18, 8), (19, 8), (19, 9), (20, 9), (20, 10), (21, 10)], # 부산
[(16, 11), (16, 13)],
[(27, 5), (27, 6), (25, 6)]
]
# 시도의 이름을 표현하는 함수
def plot_text_simple(draw_korea):
for idx, row in draw_korea.iterrows():
if len(row["ID"].split()) == 2:
dispname = "{}\n{}".format(row["ID"].split()[0], row["ID"].split()[1])
elif row["ID"][:2] == "고성":
dispname = "고성"
else:
dispname = row["ID"]
if len(dispname.splitlines()[-1]) >= 3:
fontsize, linespacing = 9.5, 1.5
else:
fontsize, linespacing = 11, 1.2
plt.annotate(
dispname,
(row["x"] + 0.5, row["y"] + 0.5),
weight="bold",
fontsize=fontsize,
linespacing=linespacing,
ha="center", # 수평 정렬
va="center", # 수직 정렬
)
def simpleDraw(draw_korea):
plt.figure(figsize=(8, 11))
plot_text_simple(draw_korea)
for path in BORDER_LINES:
ys, xs = zip(*path)
plt.plot(xs, ys, c="black", lw=1.5)
plt.gca().invert_yaxis()
plt.axis("off")
plt.tight_layout()
plt.show()
simpleDraw(draw_korea)
set(pop["ID"].unique()) - set(draw_korea["ID"].unique())
{'고양', '부천', '성남', '수원', '안산', '안양', '용인', '전주', '창원', '천안', '청주', '포항'}
tmp_list = list(set(pop["ID"].unique()) - set(draw_korea["ID"].unique()))
for tmp in tmp_list:
pop = pop.drop(pop[pop["ID"] == tmp].index)
print(set(pop["ID"].unique()) - set(draw_korea["ID"].unique()))
set()
pop = pd.merge(pop, draw_korea, how="left", on=["ID"])
pop.head()
def get_data_info(targetData, blockedMap):
whitelabelmin = (
max(blockedMap[targetData]) - min(blockedMap[targetData])
) * 0.25 + min(blockedMap[targetData])
vmin = min(blockedMap[targetData])
vmax = max(blockedMap[targetData])
mapdata = blockedMap.pivot_table(index="y", columns="x", values=targetData)
return mapdata, vmax, vmin, whitelabelmin
def get_data_info_for_zero_center(targetData, blockedMap):
whitelabelmin = 5
tmp_max = max(
[np.abs(min(blockedMap[targetData])), np.abs(max(blockedMap[targetData]))]
)
vmin, vmax = -tmp_max, tmp_max
mapdata = blockedMap.pivot_table(index="y", columns="x", values=targetData)
return mapdata, vmax, vmin, whitelabelmin
def plot_text(targetData, blockedMap, whitelabelmin):
for idx, row in blockedMap.iterrows():
if len(row["ID"].split()) == 2:
dispname = "{}\n{}".format(row["ID"].split()[0], row["ID"].split()[1])
elif row["ID"][:2] == "고성":
dispname = "고성"
else:
dispname = row["ID"]
if len(dispname.splitlines()[-1]) >= 3:
fontsize, linespacing = 9.5, 1.5
else:
fontsize, linespacing = 11, 1.2
annocolor = "white" if np.abs(row[targetData]) > whitelabelmin else "black"
plt.annotate(
dispname,
(row["x"] + 0.5, row["y"] + 0.5),
weight="bold",
color=annocolor,
fontsize=fontsize,
linespacing=linespacing,
ha="center", # 수평 정렬
va="center", # 수직 정렬
)
def drawKorea(targetData, blockedMap, cmapname, zeroCenter=False):
if zeroCenter:
masked_mapdata, vmax, vmin, whitelabelmin = get_data_info_for_zero_center(targetData, blockedMap)
if not zeroCenter:
masked_mapdata, vmax, vmin, whitelabelmin = get_data_info(targetData, blockedMap)
plt.figure(figsize=(8, 11))
plt.pcolor(masked_mapdata, vmin=vmin, vmax=vmax, cmap=cmapname, edgecolor="#aaaaaa", linewidth=0.5)
plot_text(targetData, blockedMap, whitelabelmin)
for path in BORDER_LINES:
ys, xs = zip(*path)
plt.plot(xs, ys, c="black", lw=1.5)
plt.gca().invert_yaxis()
plt.axis("off")
plt.tight_layout()
cb = plt.colorbar(shrink=0.1, aspect=10)
cb.set_label(targetData)
plt.show()
drawKorea("인구수합계", pop, "Blues")
pop["소멸위기지역"] = [1 if con else 0 for con in pop["소멸위기지역"]]
drawKorea("소멸위기지역",pop, "Reds")