はじめに
本記事では、matplotlibを使用した塗りつぶし3次元等高線（contourf）の作成方法について解説します。3次元データの視覚化において、等高線は値の分布を直感的に理解するのに役立ちます。この記事では、必要なライブラリの導入、基本的な等高線の作成方法、そして複数の投影面を使った高度な表現方法まで、段階的に説明していきます。実践的なコード例と詳細な解説を通じて、データ分析やシミュレーション結果の効果的な可視化方法を学ぶことができます。
塗りつぶし等高線
コード
解説
このコードは、matplotlibを使用して3D塗りつぶし等高線グラフを作成するものです。以下に行ごとの解説をします：
- 図の作成： 6×6インチの大きさの図を作成し、3D投影を設定しています。
- データの生成：
- 0.02間隔で-4.0から4.02までの範囲の配列を作成
- meshgridを使って2次元のX, Y座標グリッドを生成
- 3つのガウス関数（Z1, Z2, Z3）を定義し、それらを組み合わせてZ値を計算
- 等高線プロット： ax.contourf()で塗りつぶし等高線を描画しています。levels=20で等高線の数を20に設定し、カラーマップにはgist_earthを使用しています。
- プロットの表示範囲設定：
- X軸とY軸の範囲をそれぞれのデータの最小値から最大値に設定
- Z軸はZ値の絶対値の最大値を使って対称的な範囲（-max〜+max）に設定
- 保存と表示： 図を’contourf3d.jpg’として120dpiの解像度で保存した後、画面に表示します。
このコードの特徴は、複数のガウス関数を組み合わせて作成した複雑な3D表面を等高線として視覚化している点です。gist_earthカラーマップを使用することで、地形図のような表現になっています。
[matplotlib 3D] 3.等高線プロット
３次元グラフ上に等高線、塗りつぶし等高線をプロットする例について説明する。
sabopy.com
2018.10.09
3D surface plot ＋転写
コード
解説
3D表面プロット
- ax.plot_surface()を使って3D表面をプロット
- 透明度を0.4に設定し、カラーマップにはcm.gist_earthを使用
- 軸の範囲を設定：
- X軸とY軸はデータの最小値から最大値に設定
- Z軸はZ値の絶対値の最大値を使用して対称的な範囲（-max〜+max）に設定
3方向の等高線プロット
- 底面（z平面）に等高線を表示：zdir=’z’, offset=-abs(Z).max()
- 左側面（x平面）に等高線を表示：zdir=’x’, offset=X.min()
- 奥側面（y平面）に等高線を表示：zdir=’y’, offset=Y.max()
- これらの等高線にはcm.cividisカラーマップを使用
グラフの保存と表示
- 完成したグラフを’contourf3d_tensha.jpg’として120dpiの解像度で保存
- plt.show()でグラフを画面に表示
このコードの特徴は、3次元表面プロットと等高線プロットを組み合わせて、データを複数の視点から同時に表現している点です。特に、三つのガウス関数を組み合わせた複雑な形状を、表面と3方向の平面投影を用いて視覚的に理解しやすく表現しています。
コードをダウンロード(.pyファイル) コードをダウンロード(.ipynbファイル)参考
Filled contours — Matplotlib 3.10.5 documentation
matplotlib.org
Project filled contour onto a graph — Matplotlib 3.10.5 documentation
matplotlib.org
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