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Python matplotlib绘制各种流线图的方法

来源:互联网 作者:秩名 人气: 发布时间:2021-12-02
本篇文章主要介绍了Python matplotlib绘制各种流线图的方法,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,感兴趣的小伙伴们可以参考一下,也感谢大家对酷站(ku0.com)的支持。

在Python关于绘图,Mlab提供开源的matplotlib模块,不仅可以绘制折线图、柱状图、散点图等常规图外,还支持绘制量场图、频谱图、提琴图、箱型图等特殊图,例举往期文章可前往查看详情。

我们日常生活中经常会关注天气预报,在换季的时候,播报员会讲解气流流动情况。在天气预报过程中,气象专家们会根据流线图绘制的气流情况,来预测当地的天气情况。

流线图概述

什么是流线图?

  • 流线图通过流线和箭头的组合绘制,来表示某一时段流线的运行情况、
  • 流线图上的箭头表示流向,流线上的形状表示流强度
  • 流线图可分为气流图、等风速线、变高图等
  • 流线图中的流线可以合并、汇合、分交,但不能交叉

流线图应用场景

流线图通常用于气象学中研究风速、气流、洋流的流向情况,流程图是风场分析的重要图表,流线的稀密度与风速大小成正比。

获取流线图方法

import matplotlib.pyplot as plt 
plt.streamplot(x,y,u,v)

流线图属性

设置流线图密度

关键字:density

默认值为:1

取值类型为:浮点型或者元组

控制流线图密度,当density=1时,网格会被划分为30*30网格

对于设置每个方向上密度,可以使用元组(x,y)

设置流线宽度

 关键字:linewidth

取值类型为:浮点型或者二维数组

使用二维数组,可以改变流线在网格上的线宽

阵列的形状必须要与u、v相同

设置流线颜色

关键字:color

取值可为:

  • 表示颜色的英文单词:如绿色"g"
  • 表示颜色单词的简称如:红色"r",黄色"y"
  • RGB格式:十六进制格式如"#88c999";(r,g,b)元组形式
  • 可以转入颜色列表

当使用cmap时,则需要color设置为二维数组,否则无效

设置流线缩放

关键字:norm

默认为将流线拉伸到(0,1)

仅在颜色为数组时使用

设置流线颜色系

关键字:cmap

取值形式为:颜色表_r

可取值常用的有:'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'

绘制流线图步骤

导入matplotlib.pyplot类

import matplotlib.pyplot as plt

调用numpy库arange()、random()、randint()等准备x,y,u,v数据

  • x,y:一维数组/二维数组
  • u,v:二维数组
  • 当为二维数组,可以通过np.meshgrid(x,y),np.mgrid()创建

x = np.arange(1,10)
y = np.arange(1,10)
 
u,v = np.meshgrid(np.sin(x),np.sin(y))

 调用pyplot.streamplot()绘制流线图

plt.streamplot(x,y,u,v,density=[0.5,1])

调用pyplot.show()渲染显示出流线图

plt.show() 

设置linewidth、color、cmap属性绘制流线图

plt.streamplot(x,y,u,v,density=[0.5,1],color=u,cmap="Accent_r",linewidth=3)

 

小试牛刀

我们学习了关于绘制流线图相关属性,我们来实操一下控制流线的起点数据

  • 调用np.mgrid[]定义x,y二维数据
  • 调用pyplot.streamplot()方法绘制流线图
  • 调用pyplot.plot()方法绘制折线图,使用marker属性标记

y,x= np.mgrid[-3:3:100j, -3:3:100j]
u = -1-x**2+y
v = 1+x-y**2
 
seed_points = np.array([[-2, -1, 0, 1, 2, -1], [-2, -1, 0, 1, 2, 2]])
plt.streamplot(x,y,u,v,density=0.6,color=u,cmap="autumn",linewidth=1,start_points=seed_points.T)
plt.plot(seed_points[0],seed_points[1],"^",color="b")
 
plt.show()

总结 

本期,我们对matplotlib.pyplot提供streamplot()方法绘制流线图相关属性的学习。流线图通常使用在气象学中,研究气流变化情况。 

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