金融现金贷用户数据分析和用户画像（基于12万真实数据）

在全球数字经济时代，有一种金融优势，那就是基于消费者大数据的信用！

我们不妨称之为数据信用，它是一种面向未来的财产权，它是数字货币背后核心的抵押资产，它决定了数字货币时代信用创造的方向、速度和规模。

谁能掌握风控模型和数据分析知识，谁就掌握了数字货币的发行权，就能更准确的说谁能掌握数据分析技能，精准了解客群，谁就能制合理定贷款策略！

现金贷用户如何画像？如何挖掘客户收入，工作，住房等各个维度信息？变量相关性分析还在滥用皮尔森方法吗？我们能用数据分析挖掘出美国潜在金融危机吗？

欢迎各位同学学习金融现金贷用户数据分析和用户画像，链接地址为：https://edu.csdn.net/course/detail/30610

 

 

讲师介绍

讲师Toby，持牌照消费金融模型专家，和中科院，中科大教授保持长期项目合作；和同盾，聚信立等外部数据源公司有项目对接。熟悉消费金融场景业务，线上线下业务，包括现金贷，商品贷，医美，反欺诈，汽车金融等等。模型项目200+，擅长Python机器学习建模，对于变量筛选，衍生变量构造，变量缺失率高，正负样本不平衡，共线性高，多算法比较，调参等疑难问题有良好解决方法。

课程概述

此课程用python代码对LendingClub平台贷款数据分析和用户画像，针对银行，消费金融，现金贷等场景，教会学员用python实现金融信贷申请用户数据分析。项目采用lendingclub 12万多条真实信贷数据，包括用户年收入，贷款总额，分期金额，分期数量，职称，住房情况等几十个维度。通过课程学习，我们发现2019年四季度时候，美国多头借贷情况非常严重，为全球系统性金融危机埋下种子。

 

课程目的

教会学员用python编程实现金融信贷申请用户数据分析和画像

实用人群
银行，消费金融，小额贷，现金贷等线上贷款场景的风控建模相关工作人员，贷前审批模型人员；大学生fintech建模竞赛，论文，专利。

 

学习计划和方法

1.每天保证1-2个小时学习时间，预计7-14天可以学习完整门课程。
2.每节课的代码实操要保证，建议不要直接复制粘贴代码，自己实操一遍代码对大脑记忆很重要，有利于巩固知识。
3.第二次学习时要总结上一节课内容，必要时做好笔记，加深大脑理解。
4.不懂问题要罗列出来，先自己上网查询，查不到的可以咨询老师。

课程目录

章节1python编程环境搭建
课时1.金融现金贷用户数据分析和画像_介绍视频
课时2.Anaconda快速入门指南
课时3.Anaconda下载安装
课时4.python第三方包安装(pip和conda install)
章节2金融现金贷用户数据分析和画像
课时5.描述性统计-知己知彼百战百胜
课时6.好坏客户占比严重失衡
课时7不要用相关性分析杀人
课时8变量相关性分析-你不知道的秘密
课时9贷款金额和趋势分析-2018年Q4信贷略有缩紧
课时10产品周期分析-看来lendingclub是短周期借贷平台
课时11用户工龄分析-10年工龄用户最多
课时12年收入分析-很多美国人年薪5万美金左右
课时13住房情况与贷款等级-原来美国大部分都是房奴
课时14贷款人收入水平_贷款等级_收入核实多因子分析
课时15贷款用途-美国金融危机浮出水面

课程部分内容展示

Lending Club公司背景

Lending Club 创立于2006年，主营业务是为市场提供P2P贷款的平台中介服务，公司总部位于旧金山。

公司在运营初期仅提供个人贷款服务，至2012年平台贷款总额达10亿美元规模。

2014年12月，Lending Club在纽交所上市，成为当年最大的科技股IPO。

2014年后公司开始为小企业提供商业贷款服务。

2015年全年Lending Club平台新设贷款金额达到了83.6亿美元。

2016年上半年Lending club爆出违规放贷丑闻，创始人离职，股价持续下跌，全年亏损额达1.46亿美元。

2019-2020年公司业务被迫转型，可能和美国高负债率，用户违约率上升有关。

作为P2P界的鼻祖，Lending club跌宕起伏的发展历史还是挺吸引人的。

此处介绍一下什么是P2P。概括起来可以这样理解，“所有不涉及传统银行做媒介的信贷行为都是P2P”。简单点来说，P2P公司不会出借自有资金，而是充当“中间人”的角色，连接借款人与出借人需求。

借款人高兴的是拿到了贷款，而且过程快速便利，免遭传统银行手续众多的折磨；出借人高兴的是借出资金的投资回报远高于存款利率；那么中间人高兴的是用服务换到了流水（拿的便是事成之后的抽成） 最后实现三赢。

P2P初衷是好的，但随着诸多平台建立蓄水池，违规操作和房贷，造成几十万人被骗。2018-2019年国内对P2P监管越来越严，到了2020年，P2P基本清退。只有持牌照的公司才能放贷。

贷款标准

借款人提交申请后，Lending Club 会根据贷款标准进行初步审查。贷款人需要满足以下标准才能借款：

1.FICO 分数在660 分以上

FICO分数等级划分

2.债务收入比例低于40％

3.信用报告反应以下情况：至少有两个循环账户正在使用，最近6 个月不超过5 次被调查，至少36 个月的信用记录

贷款等级grade

贷款分为A、B、C、D、E、F、G 7 个等级，每个等级又包含了1、2、3、4、5 五个子级。

二、目的

研究影响贷款等级的相关因素，并探寻潜藏在数据背后的一些规律

三、数据集获取

选取2018年第四季度数据集以及特征变量的说明文档。

官网上下载数据集

已翻译的特征说明文档

说明：部分重要的特征变量似乎缺失，多次下载的数据集中缺少fico分数、fico_range_low、fico_range_high等与fico相关的特征，所以在形成结论进行总结的时候，这些特征的结论将从相关的报告中获取。

四、数据处理

在对数据进行处理前，我们需要对数据有一个整体的认识

从上述的信息中可以看出：

1.128412行数据，23个特征变量（抽选比较重要的变量，原始变量有110多个）

2.13个特征变量中有86个是浮点数类型，5个是Object对象。

调用data.describe()函数对数据描述性统计，观察各个变量的计数，平均值，标准差，最大值，最小值，1/4位数和3/4位数值，并观察一下异常值。

Object基类对象的数据分布情况

从图表中可以得到部分信息：

1.贷款共7个等级，占比最多的是B级

2.还款的形式有两种，占比最多的是36个月

3.贷款人中大多数人工龄10+年

4.贷款人的房屋状况大多是抵押贷款

5.大多数人贷款的目的是债务整合

6.id与desc特征的数据缺失率高达0.99，间接表明这两个特征可以删除掉。

同样可以按照这种方式对浮点型的数据进行数据预览，得到均值、标准差、四分位数以及数据的缺失比重等信息。

我们调用hist函数可以对数据的所有维度绘制直方图，一目了然观察所有变量数据分布。

第四季度贷款等级变化趋势

首先我们来看一下2018年第四季度业务开展情况，主要是放款笔数，金额，期限等情况。第四季度放款笔数和放款金额略有下降，业务上是有意义的，年底坏账率会上升，平台会收紧。特别是在国内，年底收紧幅度比较大。

 

贷款金额分析：

通过seaborn，scipy,pandas三个包，我们绘制了一个正太分布图，观察lendingclub平台给个人贷款金额大多在1万-2万美金，较高金额的贷款数量较少，此平台主要是小额贷为主。

贷款周期占比

通过绘制饼状图，我们得到lendingclub平台贷款周期分为36个月与60个月，主要以36个月为主，60个月的比重31%左右。

在p2p平台上以短期贷款为主，长期贷款也有，利率较高，但周期较长。借出人收获利息，承担风险，而借入人到期要偿还本金。贷款周期越长，对借出人来说风险越高。

在国内的环境下，借出人不仅要承担推迟还款的风险，还要担心平台跑路、本息全无的高风险；对借入人来说，因为国内缺少健全的征信体系，借款方违约及重复违约成本低。

对国内的情况不再多说，话题绕回来。国外的部分国家已有健全的征信体系，一旦违约还款，违约率不断上涨，个人征信也会保留记录，对后序的贷款、买房有很大的影响。

所以如果贷款周期较长，且如果没有固定的工作和固定的收入的话（即使有未定收入也不一定如期偿还），偿还本金充满变数，很有可能违约。

 

接下来我们再试着对贷款人进行分析，形成一下用户画像吧。

贷款人工龄分布图

从图中可以看出，贷款人中工龄为10年以上频率最多。那么，我们可以考虑一下，为什么工龄超过10年的人有贷款需求呢？且占比这么高？

那么可以猜测一下（个人意见），首先可能是工龄越长，贷款通过率越高（筛选后占比较高），这可能和lendingclub贷前审批策略有关。

贷款人收入水平

通过上图发现，美国贷款人收入水平中年收入在0-5万美元的占比最高，30.53%左右。其次是5万-10万区间，11万-30万年收入区间占比逐步变小。

得到这张图并不容易，是对数据进行深度清洗后得到的。特别是调用了pandas的cut函数，对收入变量进行分箱处理。

贷款人年收入，贷款等级，收入验证多因子分析

lending club会对客户收入进行验证，这非常值得国内平台学习。贷款人的收入水平信息分为三种情况：已经过LC验证，收入来源已验证，未验证。这三种情况目前从图中看出LC验证，收入来源已验证，未验证的收入数据还是有显著区别。另外贷款等级与收入水平在整体上呈正相关的趋势。上图由seaborn的的factorplot函数生成。factorplot函数是用于多因子分析的，非常实用。

 

借款人住房状况分布图

一半用户房屋状态是抵押贷款，只有10%用户拥有完全的产权。看来美国房奴大军不小呀！接着用pandas的stack和unstack函数对grade和home_ownship两个等级变量做数据深度清洗，然后绘制下图。通过观察贷款等级越高用户按揭占比越高，租房占比越低，反之亦然。自有住房占比每个等级略有不同。

贷款用途分布

 

上图中debt_consolidation（可以理解为债务整合，借新还旧）占比最高，占比第二高的credit_card也归属为同一类。不同平台新债还旧债属于多头借贷行为，多头借贷会提升用户负债率，而负债率会引发经济系统性危机。经济危机会进一步提高社会基尼系数，引发社会动荡。多头借贷是一个非常敏感的指标，无论公司还是地方政府都应该监控此指标。

从历史经验看，举债发展导致住户部门高杠杆和过快的债务增速，与债务危机显著相关。如日本平成大萧条，韩国信用卡危机，美国次贷危机，均是居民负责短期内快速上涨，导致收入，储蓄及资产价值无法偿付债务，从而造成金融系统系风险。

美国上个世纪开始就提倡超前消费观念刺激经济，传统储蓄观念备受冷漠。但人有不愿意还钱倾向，债务越高，金融危机风险越大。2019年美国债务占GDP比重已经高到106%，也就是说美国创造的社会财富还不够还债。1970年时，债务只占GDP38%左右，由此可见华尔街贪欲程度，可以用too much, never enough来形容。很巧的是，我们在lending club数据分析时就发现了这猫腻，发现大多借款人借款目的就是新债换旧债。无论新冠状病毒是否爆发，美国金融体系已经存在严重系统风险，而且其他国家也存在类似问题，只是负债程度不一样。

专业人士预测到2025年，美国负债占GDP比重可能达到140%，负债呈现逐年上升趋势。

居民负债率上升，富人却通过房贷和货币宽松政策获利，从而导致社会基尼系数不断上升，社会贫富差距拉大，最后导致社会动荡和战争。下图是几年前全球基尼系数，可以看到美国基尼系数在40-50，实际数据可能更大。

贷款目的与人均收入水平

综合收入水平与贷款用途得到上图，我们可以发现在第四季度中，人均收入水平较高的人群贷款用于小生意，家庭生活改善，房子等。而贷款为了债务整合（占比最高）的人群的人均收入水平在整体的中下。收入最低的一般用于医疗开支或车辆相关。这也间接证明了多头借贷的收入会越来越低，陷入贫困陷阱。

 

变量相关性分析：

数据分析和画像后，我们可以用上述变量建模。建模型并非所有变量都使用，需要做变量筛选工作。变量相关性分析就是最基础的变量筛选步骤。我们用seaborn的heatmap函数绘制出下图变量相关性热力图后，我们发现部分变量呈现0.9高相关性

除了python，excel也可以绘制变量相关性热力图，下图由excel生成。

变量相关性取值从0-1，值越接近0，两个变量相关性越低；值越接近1，两个变量相关性越高。下图是变量相关性数据分布。

市场借贷是可能存在歧视或不公平借贷行为的场所。我们研究了从1935年至40年的Redlining与当今的对等2人同行贷款格局之间的空间相关性。

 

红色-1930年代主要的Redlining城市| 绿色— 2012年Lending Club最高的贷款申请被拒绝| 洋红色-Lending Club在2012年的最高利率

问题表述

作为平等住房贷款人，对等2人贷款市场应该 筛选贷款申请，“不考虑种族，肤色，宗教，国籍，性别，残障或家庭地位”。系统地拒绝使用特定邮政编码的贷款可能会伤害少数群体申请人。这是一个名为做法圈阅1935年-1940之间，当购房者贷款公司或‘HOLC’创建的地图，在近250个美国城市的颜色编码信用和风险在附近的水平。这些地图最近已被数字化，可以在MAPPING INEQUALITY上查看。尽管有联邦《公平住房法》，现代的Redlining最近在美国61个城市中被曝光。另一项调查确定了几家银行，这些银行显然从其客户的投资组合中排除了少数群体。

我们使用Python，Pandas，Jupyter Notebook和Geopandas库来可视化Lending Club（世界上最大的P2P借贷平台）的2400万笔贷款申请。目的是调查邮政编码在1930年代“红线”的申请人是否更可能被当今的市场拒绝。如果不是，我们将核实此类贷款申请人的违约率是否更高。从2006年至2007年至今，我们还希望探讨这些关系在Lending Club整个生命周期中如何演变。

整理数据收集

该映射不等式的网站提供了一个选项，以下载shapfiles这是“美国所有城市的红线”，在20世纪30年代回来。shapefile包含描述每个城市中的邻域（区域）的多边形的经纬度坐标，这些多边形由HOLC界定。

import geopandas as gpd
df_redlines_map = gpd.read_file（'data / HOLC_ALL.shp'）
df_redlines_map.head（）

图1

每行代表一个具有以下特征的多边形（区域）：

州：美国州

城市：美国城市，

looplat，looplng：多边形的起始坐标，

名称：地区名称

holc_id：区域nr，

holc_grade：HOLC（安全）等级，

area_descr：区域描述，

geometry：构建多边形的所有坐标的集合。

该HOLC等级描述了被分配到20世纪30年代的区域回信用，如下所示：

A-最佳

B-仍可取

C-绝对下降

D-危险

我们清除那些HOLC等级无效的多边形。

 df_redlines_map = df_redlines_map [df_redlines_map.holc_grade！='E']

1红线功能工程

在深入分析之前，我们不但要查看HOLC分配的等级分布，不仅要在每个邮政编码内，还要在州一级。这就需要对1930年代每个地区的人口进行估算。天真的方法是使用每个HOLC等级的区域计数。由于相应多边形的大小相差很大，因此我们可能无法完全了解总体大小。因此，我们选择使用区域面积（以km2为单位）作为基准单位。

我们首先以平方公里为单位计算每个区域的面积及其地理中心（“质心”）。

proj = partial(pyproj.transform, pyproj.Proj(init='epsg:4326'), pyproj.Proj(init='epsg:3857'))
df_redlines_map['area'] = [transform(proj, g).area/1e+6 for g in df_redlines_map['geometry'].values]
df_redlines_map['centroid_lat'] = df_redlines_map.geometry.centroid.y
df_redlines_map['centroid_long'] = df_redlines_map.geometry.centroid.x<br>df_redlines_map.head()

图2

现在，我们将使用其质心的坐标添加每个区域的邮政编码。为此，我们依靠免费的Python库uszipcode，该库使用其自己的最新地理编码数据数据库对每100个区域进行地理解码。

from uszipcode import SearchEngine<br>i = 0<br>while i < df_redlines_map.shape[0]:<br>    df_redlines_map.loc[i:i+100,'zipcode'] = df_redlines_map[i:i+100].apply(lambda row: search.by_coordinates(row.centroid_lat,row.centroid_long, radius=30, returns=1)[0].zipcode, axis=1)    <br>    i = i + 100<br>df_redlines_map.head()

图3

计算每个邮政编码的总红线区域现在很简单。

df_redlines = df_redlines_map.groupby（['zipcode']）。agg（{'area'：np.sum}）。reset_index（）。rename（columns = {'area'：'zip_area'}））
df_redlines.head（）

图4

现在，我们可以计算每个州的总红线面积。

df_redlines_state = df_redlines_map.groupby（['state']）。agg（{'area'：np.sum}）。reset_index（）。rename（columns = {'area'：'state_area'}）
df_redlines_state.head（）

图5

使用先前的计算，我们可以获得每个州内HOLC等级的百分比分布。

图6

我们还可以为每个邮政编码计算相似的值。

df_redlines_details = df_redlines_map.groupby(['zipcode','holc_grade']).agg({'area': np.sum}).reset_index().rename(columns={'area': 'holc_area'})
df_redlines_details = df_redlines_details.merge(df_redlines[['zipcode','zip_area']], on='zipcode', how='left')
df_redlines_details['holc_ratio'] = df_redlines_details.holc_area/df_redlines_details.zip_area
df_redlines_details.head()

图7

稍后我们将看到，一些有趣的可视化要求我们将等级值转换为特征。这使我们能够计算每个区域内A，B，C和D子区域的面积比，如下所示。考虑到没有HOLC区域的邮政编码，我们用零填充缺失的比率值。

for grade in ['A', 'B', 'C', 'D']:    df1 = df_redlines_map[df_redlines_map.holc_grade==grade].groupby(['zipcode']).agg({'area': np.sum}).reset_index().rename(columns={'area': grade + '_area'})    df_redlines = df_redlines.merge(df1, on='zipcode', how='left')    df_redlines[grade + '_ratio'] = df_redlines[grade + '_area'] / df_redlines.zip_areadf_redlines.fillna(0, inplace=True)

这些比率有助于我们估算所谓的HOLC拒绝比率，该比率定义为1930年代由于Redlining而在邮政编码内被拒绝的贷款申请的百分比。假设A区申请人的比例为0％，C区和D区申请人的比例为100％，B区申请人的比例为90％。我们为B区选择90％，因为它接近文献中发现的平均拒绝率

df_redlines ['holc_reject_ratio'] =（.9 * df_redlines.B_ratio + df_redlines.C_ratio + df_redlines.D_ratio）
df_redlines.head（）

图8

红线探索

下面的条形图显示，HOLC认为的大多数区域在1930年代被列为危险或绝对下降。

redlines_labels = {'grade': ['A', 'B', 'C', 'D'],<br>                   'desc':['A - Best', 'B - Still Desirable', 'C - Definitely Declining', 'D - Hazardous'],<br>                   'color': ['g', 'b', 'y', 'r']<br>         }<br>fig, ax  = plt.subplots(1,1,figsize=(15,5))<br>sns.countplot(y='holc_grade',data=df_redlines_map, palette=redlines_labels['color'], ax=ax)<br>ax.set_title('Count of zones per grade');

图9

HOLC涂红线的区域通常不是很大，小于5 km2。我们注意到很少有离群点，其表面达到以下180 km2。

fig, ax = plt.subplots(1,1,figsize=(15,5))
sns.boxplot(y="holc_grade", x="area", palette=redlines_labels['color'],data=df_redlines_map, ax=ax)
sns.despine(offset=10, trim=True)
ax.set_title('Distribution of zone areas (km^2) per HOLC grade');

图10

根据HOLC在1930年代分类，AL（阿拉巴马州）和KS（堪萨斯州）的危险区最大。NH（新罕布什尔州）和IN（印第安纳州）州的区域大部分被分类为“绝对下降”。

fig, ax  = plt.subplots(1,1,figsize=(20,5))
sns.barplot(x="state", y="holc_ratio", hue='holc_grade', data=df_redlines_state_details, ax=ax)
ax.set_title('Holc Grade Ratio per state');

贷款特征工程
在浏览Redlining数据之后，现在让我们看一下今天的贷款。从Lending Club网站下载了2007年第一季度至2018年第二季度之间收到的所有贷款申请。合并和整理的数据由此处引用的项目的作者提供给我们。

df_loan = pd.read_csv（'data / df_reject_ratio_2007-2018.csv'）
df_loan.head（）

图12

每个贷款申请都由以下功能描述：

issue_d：收到申请的日期。

邮政编码：申请人（借款人）的邮政编码的3位数字。Lending Club不会出于隐私考虑而发布完整的邮政编码。

被拒绝：如果申请被Lending Club拒绝，则标记值为1，否则为0。

等级：表示利率的类别（仅适用于未拒绝的申请）。

“基于每笔贷款申请和信用报告，每笔贷款都被分配了从A到G的等级以及相应的利率。” 每个贷款等级及其相应的当前利率都显示在Lending Club网站上。

print('There have been {} loans requests received at Lending Club since 2007, of which {} have been rejected'.format(df_loan.shape[0], df_loan[df_loan.rejected==1].shape[0]))
There have been 24473165 loans requests received at Lending Club since 2007, of which 22469074 have been rejected

探索大型时间序列的一种常用方法是根据较大的时间单位（例如季度）汇总感兴趣的特征。Lending Club数据的问题是issue_d的格式，许多行的格式为YYYY-MM-DD，但是我们也可以找到格式为b-YYYY的日期。例如，我们看到带有2007–05–26和2011年12月的行。将日期转换为季度时，希望以不同的方式处理每种格式。

具体来说，我们将数据分为两组，每种日期格式一组。

df1 = df_loan [（df_loan.issue_d.str.len（）== 10）]
df1 ['issue_q'] = pd.to_datetime（df1.issue_d，format ='％Y-％m-％d'）。dt。 to_period（'Q'）
df1.head（）

df2 = df_loan [（df_loan.issue_d.str.len（）！= 10）]
df2 ['issue_q'] = pd.to_datetime（df2.issue_d，format ='％b-％Y'）。dt.to_period（' q'）
df2.head（）

图14

现在，我们可以合并两个数据集。

df_loan = df1.append（df2）

我们进一步使用该数据计算Lending Club贷款拒绝率，该比率定义为每个季度每个邮政编码拒绝的贷款申请的百分比。

df_loan_reject_ratio = df_loan[['issue_q','zip_code','rejected']].groupby(['issue_q','zip_code']).agg(['count', 'sum'])
df_loan_reject_ratio.columns = df_loan_reject_ratio.columns.droplevel(level=0)
df_loan_reject_ratio = df_loan_reject_ratio.rename(columns={'count':'lc_total_requested', 'sum':'lc_total_rejected'})
df_loan_reject_ratio['lc_total_accepted'] = df_loan_reject_ratio.lc_total_requested - df_loan_reject_ratio.lc_total_rejected
df_loan_reject_ratio['lc_reject_ratio'] = df_loan_reject_ratio.lc_total_rejected/df_loan_reject_ratio.lc_total_requested
df_loan_reject_ratio = df_loan_reject_ratio.reset_index()
df_loan_reject_ratio.head()

图15

上面的摘要表为每个季度和邮政编码提供了以下数量：

lc_total_requested：收到的贷款申请数量，

lc_total_rejected：拒绝贷款申请的数量，

lc_total_accepted：已接受贷款申请的数量，

lc_reject_ratio：lc_total_rejected与lc_total_requested的比率。

同样，我们计算Lending Club贷款等级比率（每个邮政编码和季度具有特定利率的贷款百分比）。

df_loan_grades = df_loan[df_loan.rejected==0][['issue_q','zip_code','issue_d']].groupby(['issue_q','zip_code']).count().reset_index().rename(columns={'issue_d':'total_accepted'})
for grade in ['A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', 'G']:
    df1 = df_loan[(df_loan.rejected==0)&(df_loan.grade==grade)][['issue_q','zip_code','issue_d']].groupby(['issue_q','zip_code']).count().reset_index().rename(columns={'issue_d': 'LC_' + grade + '_accepted'})
    df_loan_grades = df_loan_grades.merge(df1, on=['issue_q','zip_code'], how='left')
    df_loan_grades['LC_' + grade + '_ratio'] = df_loan_grades['LC_' + grade + '_accepted'] / df_loan_grades.total_accepted

图16

例如，LC_A_accepted是已接受并分配了利率A的申请数。LC_A_ratio是相应的百分比率。

贷款和红线数据合并

现在，我们准备合并贷款和Redlining数据，使我们可以尝试不同的可视化效果，并在研究2007-2018年的贷款与Redlining时提出有趣的问题。

由于Lending Club仅从申请人的邮政编码中披露了五分之三的数字，因此我们将必须汇总数据并根据123xx邮政编码模式进行合并。

df_redlines ['zip_code'] = df_redlines ['zipcode']。astype（'str'）
df_redlines ['zip_code'] = df_redlines ['zip_code']。str.pad（5，'left'，'0'）
df_redlines [ 'zip_code'] = df_redlines ['zip_code']。str.slice（0,3）
df_redlines ['zip_code'] = df_redlines ['zip_code']。str.pad（5，'right'，'x'）
df_redlines_aggr = df_redlines.fillna（0）.groupby（'zip_code'）。agg（{'zip_area'：np.sum，
'A_area'：np.sum，'B_area'：np.sum，'C_area'：np.sum，' D_area”：np.sum，“ A_ratio”：np.mean，“ B_ratio”：np.mean，“ C_ratio”：np.mean，“ D_ratio”：np.mean，“ holc_reject_ratio”：np.mean}）。 （）
df_redlines_aggr.head（）

图17

上表显示了1930年代以123xx邮政编码模式表示的区域中按HOLC排序的A，B，C或D区域的总面积（km2），其中123是Lending公开的邮政编码数字的代表数字俱乐部。还提供了每个HOLC等级的总面积比以及HOLC的总拒收率。

继续这个聚合的Redlining数据集，我们现在将添加贷款数据。对于缺少贷款数据或Redlining数据的123xx地区，空比率被0代替。

df_redlines_loan = df_loan_reject_ratio.merge（df_loan_grades，on = ['zip_code'，'issue_q']，how ='left'）。merge（df_redlines_aggr，on ='zip_code'，how ='left'）
df_redlines_loan.issue_q。 .astype（'str'）
df_redlines_loan.fillna（0，
inplace = True）df_redlines_loan.head（）

图18

结果

查看下面的线图，我们可以看到，与1930年代相比，Lending Club似乎平均拒绝接受更多的贷款。我们可以预期，废品率在未来还会进一步增加。

fig, ax = plt.subplots(1,1,figsize=(15,5))
sns.lineplot(x="issue_q", y="lc_reject_ratio",data=df_redlines_loan, ax=ax, label='LendingClub reject ratio')
plt.axhline(df_redlines_loan[df_redlines_loan.holc_reject_ratio>0].holc_reject_ratio.mean(), color='r', label='HOLC reject ratio')
plt.axhline(df_redlines_loan.lc_reject_ratio.mean(), color='black', label='LendingClub reject ratio Average')
plt.xlabel('quater')
plt.ylabel('ratio')
plt.title('Average Loan Reject Ratio over time')
plt.legend()
plt.xticks(rotation=45);

图19

下面的散点图显示Lending Club的贷款拒绝率与HOLC之间存在正相关。这提出了以下假设：1930年代HOLC拒绝最多或几乎所有贷款的区域与Lending Club今天可能拒绝很多贷款的区域相同。

fig, ax = plt.subplots(1,1,figsize=(15,5))
sns.scatterplot(x=’lc_reject_ratio’, y=’holc_reject_ratio’, data=df_redlines_loan[df_redlines_loan.holc_reject_ratio>0], ax=ax)
plt.title(‘Loan Reject Ratio per zipcode — LendingClub versus HOLC’);

图20

如下图所示，Lending Club的拒绝率分布似乎是在大面积区域复制HOLC拒绝率分布，这些地区在1930年代被划分为“危险”或“明显下降”。

fig, ax = plt.subplots(1,1,figsize=(15,5))
sns.distplot(df_redlines_loan[df_redlines_loan.holc_reject_ratio>0].holc_reject_ratio, color='r', hist = False, kde = True, kde_kws = {'shade': True, 'linewidth': 3}, label='HOLC', ax=ax)
sns.distplot(df_redlines_loan[df_redlines_loan.holc_reject_ratio>0].lc_reject_ratio, color='g', hist = False, kde = True, kde_kws = {'shade': True, 'linewidth': 3}, label='LendingClub', ax=ax)
plt.xlabel('ratio')
plt.title('Loan Reject Ratio Distribution over zipcodes');

图21

查看下面的热图，HOLC和Lending Club功能之间的相关性非常弱。通常，这可能意味着了解某个地区的HOLC等级并不能帮助我们自信地预测Lending Club的贷款拒绝或贷款利率。

corr = df_redlines_loan.corr()
mask = np.zeros_like(corr, dtype=np.bool)
mask[np.triu_indices_from(mask)] = True
f, ax = plt.subplots(figsize=(11, 9))
cmap = sns.diverging_palette(220, 10, as_cmap=True)
sns.heatmap(corr, mask=mask, cmap=cmap, vmax=.3, center=0,
            square=True, linewidths=.5, cbar_kws={"shrink": .5})
ax.set_title('Correlation between HOLC and LendingClub');

Figure 22

以下分布图表明，在红线区域中几乎没有Lending Club申请人的最低利率（A）。大多数申请人获得中等利率（B，C或D）。只有极少数的申请人需要处理非常高的利率（E，F或G）。这种分布表明，借贷俱乐部可能不会考虑圈阅获得贷款撇账的风险时。

f = df_redlines_loan [[df_redlines_loan.holc_reject_ratio == 1）＆（df_redlines_loan.lc_reject_ratio！= 1）]。sort_values（by ='lc_reject_ratio'，ascending = False）.reset_index（）[['zip_code'，'hol lc_reject_ratio”，“ LC_A_ratio”，“ LC_A_ratio”，“ LC_B_ratio”，“ LC_C_ratio”，“ LC_D_ratio”，“ LC_E_ratio”，“ LC_F_ratio”，“ LC_G_ratio”]]

图23

结论1

我们的研究提供了Lending Club进行现代Redlining的一些证据。假设1930年的红线图和当今的Lending Club接受贷款请求和评估违约风险的政策之间存在内在联系，这一假设仍然有效。

Lending Club使用的数据有一些不公平的算法或历史偏见的迹象。从我们的探索性数据分析，尤其是HOLC拒绝率和Lending Club拒绝率之间的正线性趋势来看，这是显而易见的。

之前，我们通过将当今的贷款申请与旧的Redlining邮政编码进行交叉关联，研究了Redlining地图与当今信用状况之间的相关性。在对等2对等借贷市场中，我们发现了一些算法不公平或历史偏见的迹象。尤其是，我们对80年前被分类为危险或绝对下降的相同Redlining地区的贷款申请拒绝率与今天的拒绝率之间呈正线性趋势感到惊讶。

1930年在美国的Redlining为近一个世纪的房地产实践制定了规则，种族不平等深深地影响着城市，以至于我们今天都感受到了他们的遗产。

早在20世纪30年代，日ē购房者贷款公司或‘HOLC’创建地图，彩色编码的信用并使用以下等级在近250个美国城市在附近的风险水平：

A-最佳

B-仍可取

C-绝对下降

D-危险

之前，我们从MAPPING INEQUALITY网站下载了相应的Redlining shapefile，并计算了每个HOLC路基的表面分布（比）。

df_redlines.head（）

我们还使用LendingClub网站（最大的对等2对等贷款市场）上的2,400万笔贷款申请，以估算每个季度每个邮政编码的平均贷款申请拒绝率。

df_loan_reject_ratio.head（）

在LendingClub，每笔贷款都被指定从A到G的等级以及相应的利率。我们计算了各个邮政编码之间的成绩分布。

df_loan_grades.head（）

在我们的故事的第二部分中，我们想在美国的地理地图上可视化Redlining区域，贷款拒绝率和贷款利率分布。

基线图

我们的可视化效果被构建为多层地图，并以美国等高线图为背景。相应的制图边界shapefile可从人口普查局获得。

df_map_us = gpd.read_file（'data / states.shp'）
df_map_us.head（）

由于我们希望将最终地图限制在美国本土，而不是夏威夷群岛以及太平洋或加勒比海的美国岛屿领地，因此我们将这些州排除在外。

dfu = df_map_us [〜df_map_us.STATE_ABBR.isin（['AK'，'HI'，'AA'，'AE'，'AP'，'PR'，'RI'，'VI']）]

Redlining热点地图

我们地图的下一层应显示1930年代的Redlining热点。

因为我们在第1部分中对每个邮政编码的Redlining数据进行了汇总，所以我们需要使用美国邮政编码的制图边界shapfile。该文件可从人口普查局网站下载。

df_zipcodes = gpd.read_file('data/cb_2017_us_zcta510_500k.shp')
df_zipcodes.rename(columns={'ZCTA5CE10':'zipcode'}, inplace=True)
df_redlines.zipcode = df_redlines.zipcode.astype('str')
df_redlines.zipcode = df_redlines.zipcode.str.pad(5, 'left', '0')

为了能够将美国邮政编码多边形与Redlining摘要数据连接在一起，我们创建了一个新列，其中包含123xx邮政编码模式。

df_zipcodes ['zip_code'] = df_zipcodes ['zipcode']。astype（'str'）
df_zipcodes ['zip_code'] = df_zipcodes ['zip_code']。str.pad（5，'left'，'0'）
df_zipcodes [ 'zip_code'] = df_zipcodes ['zip_code']。str.slice（0,3）
df_zipcodes ['zip_code'] = df_zipcodes ['zip_code']。str.pad（5，'right'，'x'）

我们使用免费的Python库uszipcode添加州和县信息。

search = SearchEngine(simple_zipcode=True)
df_zipcodes['state'] = df_zipcodes.apply(lambda row: search.by_zipcode(row.zipcode).state, axis=1)
df_zipcodes['county'] = df_zipcodes.apply(lambda row: search.by_zipcode(row.zipcode).county, axis=1)
df_zipcodes.head()

图1

接下来，我们将Redlining数据与邮政编码多边形合并。

df_redlines_maps = df_zipcodes.merge（df_redlines，on ='zipcode'，how ='left'）

我们将多边形限制在美国本土。

df_redlines_maps = df_redlines_maps [〜df_redlines_maps.state.isin（['AK'，'HI'，'AA'，'AE'，'AP'，'PR'，'RI'，'VI']）]]

我们通过在没有HOLC Redlining区域的情况下为邮政编码填充零来处理丢失的数据。

df_redlines_maps.fillna（0，inplace = True）
df_redlines_maps.head（）

图2

现在，我们准备使用Geopandas创建我们的第一张地图。下图显示了具有两层的地图：

美国基线图为浅蓝色，

该红线在红色区。

dfm = df_redlines_maps[df_redlines_maps.zip_area>0]
fig, ax = plt.subplots(1, figsize=(50, 50))
dfm.plot(facecolor='red', linewidth=0.8, ax=ax, edgecolor='0.8', alpha=0.8)
dfu.plot(ax=ax, alpha=.1)
ax.axis('off')
ax.set_title('HOLC Redlining Zones', fontdict={'fontsize': '20', 'fontweight' : '3'});

图2

为了更好地查看Redlining区域并区分危险等级，我们将使用每个区域的质心而不是完整的多边形向地图添加另一层

dfmc = dfm.copy（）
dfmc.rename（columns = {'geometry'：'borders'}）。set_geometry（'borders'）
dfmc ['centroid_column'] = dfmc.centroid
dfmc = dfmc.set_geometry（'centroid_column'）

现在，我们可以在Redlining区域绘制圆。圆圈越多，区域越暗，从而创建热图。

dfm = df_redlines_maps[df_redlines_maps.zip_area>0]
fig, ax = plt.subplots(1, figsize=(50, 50))
dfm.plot(facecolor='red', linewidth=0.8, ax=ax, edgecolor='0.8', alpha=0.8)
dfu.plot(ax=ax, alpha=.1)
ax.axis('off')
ax.set_title('HOLC Redlining Zones', fontdict={'fontsize': '20', 'fontweight' : '3'});

图3

上面的地图看起来像是由MAPPING INEQUALITY （源）生成的地图的精细复制，如下所示。图5

地图层0：美国基准州的地图-浅蓝色的形状显示了美国各州，

图层1：HOLC红线地图-红色圆圈表示在最圈阅发生在20世纪30年代的地方，

地图第2层：LendingClub拒绝率-绿色形状，显示LendingClub拒绝90％以上申请人的地方，

地图层3：LendingClub利率-洋红色形状，显示LendingClub平均分配最高利率的地方。

地图上的颜色可以解释如下：

绿色表示LendingClub的拒收率非常高（> 90％），

深紫色表明HOLC的红线和LendingClub的废品之间存在很强的相关性。当红色形状（来自HOLC）被绿色形状（来自LendingClub）覆盖时，可获得紫罗兰色。

深洋红色表示HOLC红线与LendingClub高利率之间的强烈相关性。

一年之后，即2008年，废品在HOLC区域以外的地方散布开来。但是，HOLC区仍然是那些利率最高的区。

贷款与Redlining地图

现在，我们将在地图顶部添加一个新层，以可视化具有高LendingClub拒绝率的区域。我们选择90％的阈值，该阈值比1930年代的HOLC拒绝率高一些。

dfr = df_loan_reject_ratio [df_loan_reject_ratio.lc_reject_ratio> .9]

同样，我们添加了一个新层以突出显示LendingClub为一半以上的贷款分配高利率的区域。

dfg = df_loan_grades.fillna（0）
dfg = dfg [dfg.LC_A_ratio + dfg.LC_B_ratio + dfg.LC_C_ratio <.5]

我们的目标是可视化从2007年到2018年之间关于Redlining的对等2对等贷款的地理格局如何演变。我们可以通过如下为每个季度生成一个地图来实现此目的。

dfz = df_zipcodes[~df_zipcodes.state.isin(['AK','HI', 'AA', 'AE','AP','PR','RI','VI'])]
quarters = df_loan_reject_ratio.issue_q.unique()
for q in quarters:
    fig, ax = plt.subplots(1, figsize=(50, 50))
    dfm.plot(facecolor='red', linewidth=0.8, ax=ax, edgecolor='0.8', alpha=0.8)
    dfmc.plot(marker='o', facecolors='none', edgecolors='r', linewidth=0.2, markersize=100, alpha=.2, ax=ax)
    ax.axis('off')
    dfz.merge(dfr[dfr.issue_q==q], on='zip_code', how='inner').plot(facecolor='green', ax=ax, alpha=.5)
    dfz.merge(dfg[dfg.issue_q==q], on='zip_code', how='inner').plot(facecolor='magenta', ax=ax, alpha=.3)
    f = dfu.plot(ax=ax, alpha=.1)
    f.get_figure().savefig(q+"_loans_reject_ratio.png", dpi=300)

在下面，我们可以看到为2007Q2创建的地图。记录了大量贷款申请拒绝的区域与以前的HOLC Redlining区域之间似乎存在关联。

图6

在2012年第一季度之后，我们再也看不到HOLC与LendingClub之间的任何清晰链接。但是，与2012年之前相比，我们可以记录更多的贷款申请拒绝，但是几乎在所有州都发现了这些拒绝，不仅是在Redlining地区。

图7

随着LendingClub在2012年之后获得更多的市场份额，我们可以看到其活动在美国各地平均分配，如这张2016Q3图表所示。

图8

当查看2018年第二季度地图时，似乎已忘记HOLC Redlining，并且不会影响任何LendingClub统计数据。

地图动画

使用plot.ly，Dash或类似工具的多层地图动画是一项艰巨的任务。我们发现使用每个季度生成的45张地图来构建GIF，可以更容易地模拟Choropleth地图动画。这是通过首先手动裁剪Geopandas生成的每个地图图像周围的空白来实现的。下一步是使用免费软件IrFanView的批量转换功能将图像的分辨率降低到500x500px。使用相同的工具，我们在每个图像上添加了一个叠加文本，显示了年份和季度。最后，我们使用免费的图像编辑软件Gimp来创建GIF动画。

图10：红色-1930年代主要的Redlining城市| 绿色— Lending Club在2007–2018年间最高的贷款申请被拒绝| 洋红色-Lending Club在2007–2018年的最高利率

结论2

这项工作引起了一些问题，可能需要进一步调查：

LendingClub使用的数据是否包含某种与HOLC重排共线的偏差，例如FICO得分，就业时间，种族？

邮政编码，性别和种族在哪些方面影响LendingClub的决策？

要考虑到HOLC Redlining，必须对风险评估算法进行哪些调整，而哪些显然不属于过去？

我们在该项目中演示了探索性数据分析。使用Geopandas构建了多层地图，作为空间时间序列可视化的展示。我们引入了其他数据科学概念：算法公平性，Web爬网，数据清理，功能工程和相关性分析。

希望本文能引起人们对数据科学中伦理考虑的认识，尤其是在对与人相关的数据使用机器学习时。

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标签：数据分析,12,ratio,df,loan,用户,ax,HOLC,redlines
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