如何制作一个3D时空轨迹图？

Question

假设我有三个数据框，记录对象的纬度、经度和时间戳信息，每一列代表一个不同的对象，每一行代表一个时间点。

latitudes =
object          1            2            3                
0          -8.064267    -8.047483    -8.056339       
1          -8.064267    -8.047483    -8.056339     
2          -8.064267    -8.047483    -8.056339   
3          -8.064267    -8.047483    -8.056339   
4          -8.064267    -8.047483    -8.056339   
5          -8.064267    -8.047483    -8.056339   


longitudes =
object          1            2            3         
0         -34.878386   -34.904086   -34.889661     
1         -34.878386   -34.904086   -34.889661     
2         -34.878386   -34.904086   -34.889661    
3         -34.878386   -34.904086   -34.889661   
4         -34.878386   -34.904086   -34.889661    
5         -34.878386   -34.904086   -34.889661   

times =
object  1                      2                     3                   
0       2016-03-05 07:52:00   2016-03-05 16:26:00   2016-03-05 16:58:00   
1       2016-03-05 08:19:00   2016-03-05 16:42:00   2016-03-05 17:45:00   
2       2016-03-05 08:52:00   2016-03-05 17:06:00   2016-03-05 17:58:00   
3       2016-03-05 09:36:00   2016-03-05 18:21:00   2016-03-05 18:23:00   
4           NaT               2016-03-05 23:06:00   2016-03-05 22:38:00   
5           NaT               2016-03-05 23:09:00       NaT  

我希望绘制一个三维轨迹图，其中时间为z轴，经度为x轴，纬度为y轴，所有物体的轨迹都在同一张图上。我该如何做？

这是我的尝试，但它不起作用：

    from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D
    import matplotlib.pyplot as plt
    fig = plt.figure()
    ax = fig.add_subplot(111,projection='3d')
ax.plot(longitudes.values,latitudes.values,times.values)
    ax.set_xlabel('x')
    ax.set_ylabel('y')
    ax.set_zlabel('Time')
    plt.show()

错误：

ValueError: third arg must be a format string

谢谢你

- Helk

---

对于二维图，第三个参数用于标记类型，并使用字符串指定。我认为您收到默认错误消息是因为未能理解 times.values 数组。这个数组的类型是什么？它看起来像日期时间或其他类型。在调用 plot 之前，您是否尝试将其转换为浮点数？ - user2660966

其实它是一个对象，因为除了日期时间值之外还有一些 NaT。 - Helk

我建议您提供一个 [mcve]，以便可以复制和运行以重现错误。否则，解决方案将需要做出假设，这些假设可能在您的情况下有效或无效。 - ImportanceOfBeingErnest

@ImportanceOfBeingErnest 我编辑了问题并向“times”数据框中添加了“NaT”值，因此它应该是MCV。 - Helk

不，这不是一个 [mcve]，我花了很长时间才能重现这个问题。请看我的回答，了解一下 [mcve] 是什么样子的 - 它可以被复制并运行。 - ImportanceOfBeingErnest

Answer 1

fig = plt.figure()
ax = fig.gca(projection='3d')
ax.set_xlabel('x')
ax.set_ylabel('y')
ax.set_zlabel('Time')

for t in times.columns:
    ax.plot(longitudes[t].values, latitudes[t].values, times[t].values, label='t')

ax.legend()

Lm.png

- piRSquared

---

谢谢你的回答。我仍然得到相同的错误。我的时间数据框架是datetime类型的。你是如何转换它的？ - Helk

我在一些时间值中也有'NaT'，因为对象不一定具有相同数量的时间点，这可能是错误的原因。我不知道。 - Helk

Answer 2

你需要过滤掉NaT值，因为它们无法绘制。

latitudes = u"""                
-8.064267    -8.047483    -8.056339       
-8.064267    -8.047483    -8.056339     
-8.064267    -8.047483    -8.056339   
-8.064267    -8.047483    -8.056339   
-8.064267    -8.047483    -8.056339   
-8.064267    -8.047483    -8.056339"""  


longitudes = u"""        
-34.878386   -34.904086   -34.889661     
-34.878386   -34.904086   -34.889661     
-34.878386   -34.904086   -34.889661    
-34.878386   -34.904086   -34.889661   
-34.878386   -34.904086   -34.889661    
-34.878386   -34.904086   -34.889661""" 

times = u"""                
2016-03-05 07:52:00, 2016-03-05 16:26:00, 2016-03-05 16:58:00   
2016-03-05 08:19:00, 2016-03-05 16:42:00, 2016-03-05 17:45:00   
2016-03-05 08:52:00, 2016-03-05 17:06:00, 2016-03-05 17:58:00   
2016-03-05 09:36:00, 2016-03-05 18:21:00, 2016-03-05 18:23:00   
2016-03-05 09:36:00, 2016-03-05 23:06:00, 2016-03-05 22:38:00   
2016-03-05 09:36:00, 2016-03-05 23:09:00, 2016-03-05 09:36:00
"""

import io
import pandas as pd
import matplotlib.pyplot as plt
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D

kw = dict(delim_whitespace=True, header=None)
latitudes = pd.read_csv(io.StringIO(latitudes),**kw)
longitudes = pd.read_csv(io.StringIO(longitudes),**kw)
times = pd.read_csv(io.StringIO(times), delimiter=",",
                    infer_datetime_format=True,header=None)
times.iloc[4:,0] = None
times.iloc[5,2] = None

for i in times.columns:
    times[i] = pd.to_datetime(times[i], format="%Y-%m-%d %H:%M:%S")

fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111,projection='3d')

for t in times.columns:
    inx = times[t].values != None
    x = longitudes[t].values[inx]
    y = latitudes[t].values[inx]
    z = times[t].values[inx]
    ax.plot(x,y,z)

ax.set_xlabel('x')
ax.set_ylabel('y')
ax.set_zlabel('Time')
plt.show()

- ImportanceOfBeingErnest

---

我尝试了你的方法。这行代码仍然无法过滤NaT值：inx = times[t].values != None。 - Helk

好的，我只能告诉你，正如上面的答案所示，它确实可以工作。您可以决定最终提供一个[mcve]来重现该问题的错误。 - ImportanceOfBeingErnest