Python+matplotlib實(shí)現(xiàn)繪制等高線圖示例詳解
前言
我們?cè)谕趯?duì)matplotlib.pyplot()方法學(xué)習(xí),到現(xiàn)在我們已經(jīng)會(huì)繪制折線圖、柱狀圖、散點(diǎn)等常規(guī)的圖表啦(往期的內(nèi)容如下,大家可以方便查看往期內(nèi)容)
在matplotlib.pyplot 中除了可以繪制常規(guī)圖表如折線、柱狀、散點(diǎn)等,還可以繪制常用在地理上的平面展示地型的等高線圖
本期,我們將詳細(xì)學(xué)習(xí)matplotlib 繪制等高線圖相關(guān)屬性的學(xué)習(xí),let's go~
1. 等高線圖概述
什么是等高線圖?
- 等高線圖又稱為水平圖,通過2D形式展示3D圖像的圖表
- 等高線圖又稱為等高地線圖,將地表高度相同的點(diǎn)連成一個(gè)環(huán)線展示到平面曲線上
- 等高線圖又稱為Z切片圖,因變量Z與自變量X,Y變化而變化
- 等高線圖可以分為首曲線、計(jì)曲線、間曲線與助曲線
等高線圖常用場(chǎng)景
- 等高線圖常用在展示某地地形情況
- 等高線圖也可以計(jì)算當(dāng)?shù)厣降馗叩颓闆r
- 等高線圖常用于地質(zhì)、地理勘察繪制而成
- 等高線圖也可以用于繪制圓形、橢圓形等數(shù)學(xué)公式展示
繪制等高線圖步驟
- 導(dǎo)入matplotlib.pyplot模塊
- 準(zhǔn)備數(shù)據(jù),可以使用numpy/pandas整理數(shù)據(jù)
- 調(diào)用pyplot.contour()或者pyplot.contourf()繪制等高線
案例展示
等高線圖繪制需要借助很多高中所學(xué)的三角函數(shù)、指數(shù)函數(shù)等公式,我們本期案例使用等高線方法匯總圓
案例數(shù)據(jù)準(zhǔn)備
np.arrage()準(zhǔn)備一系列連續(xù)的數(shù)據(jù)
np.meshgrid()將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成矩陣
import numpy as np # 定義一組連續(xù)的數(shù)據(jù) x_value = np.arange(-5,5,0.1) y_value = np.arange(-5,5,0.1) # 轉(zhuǎn)換成矩陣數(shù)據(jù) x,y = np.meshgrid(x_value,y_value)
繪制等高線
import matplotlib.pyplot as plt plt.contour(x,y,z) plt.title("Display Contour") plt.xlabel("x(m)") plt.ylabel("y(m)") plt.show() plt.show()
2. 等高線圖屬性
設(shè)置等高線顏色
關(guān)鍵字:colors
取值范圍:
- 表示顏色的英文單詞:如紅色"red"
- 表示顏色單詞的簡(jiǎn)稱如:紅色"r",黃色"y"
- RGB格式:十六進(jìn)制格式如"#88c999";(r,g,b)元組形式
- 也可以傳入顏色列表
設(shè)置等高線透明度
關(guān)鍵字:alpha
默認(rèn)為1
取值范圍為:0~1
設(shè)置等高線顏色級(jí)別
關(guān)鍵字:cmap
colors和cmap兩個(gè)關(guān)鍵字不能同時(shí)提供
取值為:注冊(cè)的顏色表明
- 形式如:"顏色表_r"
- 常用的有:'Accent', 'Accent_r', 'Blues', 'Blues_r', 'BrBG', 'BrBG_r', 'BuGn', 'BuGn_r', 'BuPu', 'BuPu_r', 'CMRmap', 'CMRmap_r', 'Dark2', 'Dark2_r', 'GnBu', 'GnBu_r', 'Greens'
設(shè)置等高線寬度
關(guān)鍵字:linewidths
默認(rèn)為等高線寬度為1.5
取值可以float類型或者列表
設(shè)置等高線樣式
關(guān)鍵字:linestyles
默認(rèn)值為:solid
取值可選:{None, 'solid', 'dashed', 'dashdot', 'dotted'}
linestyles為None且線條為單色時(shí),負(fù)輪廓的線條會(huì)設(shè)置成dashed
我們對(duì)上一節(jié)的等高線圖添加一些屬性
線條為紅色,線條寬度逐漸增大,線條樣式為dashed,透明度設(shè)置為0.5
```python plt.contour(x,y,z,colors="r", linestyles="dashed", linewidths=np.arange(0.5,4,0.5),alpha=0.5) ```
傳入colors列表
plt.contour(x,y,z, colors=('r','green','blue',(1,1,0),"#afeeee","0.5"), linewidths=np.arange(0.5,4,0.5))
為等高線圖,設(shè)置cmap為紅色系
z = np.exp(-x**2-y**2) z1 = np.exp(-(x-1)**2-(y-1)**2) Z = (z-z1)*2 plt.contour(x,y,Z, cmap='afmhot_r', linewidths=np.arange(0.5,4,0.5))
3. 顯示輪廓標(biāo)簽
我們查看等高線圖時(shí),輪廓標(biāo)簽會(huì)輔助我們更好的查看圖表。添加輪廓標(biāo)簽,我們需要借助clabe
- pyplot.contour()繪制等高線方法,會(huì)返回QuadContourset
- QuadContourset 包含level列表數(shù)據(jù)
- 使用pyplot.clabel()接受level列表數(shù)據(jù)標(biāo)注在等高線上
x_value = np.arange(-3,3,0.025) y_value = np.arange(-3,3,0.025) x,y = np.meshgrid(x_value,y_value) z = (1-x**2+y**5)*np.exp(-x**2-y**2) cs = plt.contour(x,y,z,cmap="Blues_r",linewidths=np.arange(0.5,4,0.5)) plt.clabel(cs,fontsize=9,inline=True)
4. 填充顏色
通常在等高線圖中,不同區(qū)域填充不一樣的顏色,幫助我們查看圖表時(shí)更好地理解
使用pyplot.contourf()對(duì)比同區(qū)域輪廓進(jìn)行填充顏色
z = (1-x**2+y**5)*np.exp(-x**2-y**2) cs = plt.contour(x,y,z,10,colors="b",linewidths=0.5) plt.clabel(cs,fontsize=12,inline=True) plt.contourf(x,y,z,10,cmap="Blues_r",alpha=0.75)
5. 添加顏色條說明
我們可以借助pyplot.colorbar()方法來添加顏色條說明
z = (x**2+y**5)*np.exp(-x**2-y**2) z1 = np.exp(-(x-1)**2-(y-1)**2) Z = (z-z1)*2 cs = plt.contour(x,y,Z,10,colors="black",linewidths=0.5) plt.clabel(cs,fontsize=12,inline=True) plt.contourf(x,y,Z,10,cmap="afmhot_r",alpha=0.5) plt.colorbar(shrink=0.8)
總結(jié)
本期對(duì)matplotlib.pyplot 繪制等高線方法contour和contourf相關(guān)屬性的學(xué)習(xí)。在繪制等高線圖時(shí),我們需要對(duì)三角函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、正余弦函數(shù)等知識(shí)有一點(diǎn)了解,才能繪制出想要的圖表?
以上就是Python+matplotlib實(shí)現(xiàn)繪制等高線圖示例詳解的詳細(xì)內(nèi)容,更多關(guān)于Python matplotlib 繪制等高線圖的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章!
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