如何创建极坐标等高线图。

Question

更新：我在我的博客http://blog.rtwilson.com/producing-polar-contour-plots-with-matplotlib/上详细介绍了如何使用matplotlib绘制极坐标等高线图-您可能需要先去那里查看。

我正在尝试在matplotlib中绘制极坐标等高线图。我在互联网上找到了各种资源，但(a)我似乎无法让我的代码工作，(b)许多资源似乎相当古老，我想知道现在是否有更好的方法。例如，http://www.mail-archive.com/[e-mail]/msg01953.html建议很快会有改进，而那是在2006年！

我希望能够绘制适当的极坐标等高线图-就像pcolor允许您为其类型的图绘制一样（请参见下面的注释部分），但我似乎找不到任何方法来做到这一点，因此我首先将其转换为笛卡尔坐标。

无论如何，以下是我的代码：

from pylab import *
import numpy as np

azimuths = np.arange(0, 360, 10)
zeniths = np.arange(0, 70, 10)
values = []

for azimuth in azimuths:
  for zenith in zeniths:
    print "%i %i" % (azimuth, zenith)
    # Run some sort of model and get some output
    # We'll just use rand for this example
    values.append(rand())

theta = np.radians(azimuths)

values = np.array(values)
values = values.reshape(len(zeniths), len(azimuths))

# This (from http://old.nabble.com/2D-polar-surface-plot-td28896848.html)
# works fine
##############
# Create a polar axes
# ax = subplot(111, projection='polar')
# pcolor plot onto it
# c = ax.pcolor(theta, zeniths, values)
# show()

r, t = np.meshgrid(zeniths, azimuths)

x = r*np.cos(t)
y = r*np.sin(t)

contour(x, y, values)

当我运行它时，出现错误 TypeError: Inputs x and y must be 1D or 2D.。我不确定为什么会这样，因为x和y都是2D的。我做错了什么吗？

此外，从模型返回值并将其放入列表然后重塑似乎相当笨拙。有更好的方法吗？

- robintw

Answer 1

你可以像通常一样使用 ax.contour 或 ax.contourf 来绘制极坐标图...不过你的代码中有几个问题。你将值转换为弧度，但在绘图时使用的是度数。此外，你把 r, theta 传递给等高线函数，但它期望的参数顺序是 theta, r。

这里是一个快速示例：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

#-- Generate Data -----------------------------------------
# Using linspace so that the endpoint of 360 is included...
azimuths = np.radians(np.linspace(0, 360, 20))
zeniths = np.arange(0, 70, 10)

r, theta = np.meshgrid(zeniths, azimuths)
values = np.random.random((azimuths.size, zeniths.size))

#-- Plot... ------------------------------------------------
fig, ax = plt.subplots(subplot_kw=dict(projection='polar'))
ax.contourf(theta, r, values)

plt.show()

- Joe Kington

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谢谢 - 这非常有帮助。我现在基本上已经让它工作了！只有一个快速的问题 - 如果可以的话。我必须循环遍历方位角和天顶角来运行我的模型并获取数据（该模型涉及调用另一个Python库） - 我使用列表然后重新整形数组的方式来做这件事，这种方法是明智的吗？是否有更符合Python风格的方法？ - robintw

有几种方法，但如果您事先不知道数组的大小，则构建列表并在最后将其转换为数组是一个非常好的解决方案。还有numpy.fromiter，如果遇到内存问题，它也很好用。至于嵌套的for循环，您可以使用itertools.product替换它们，但这在很大程度上取决于个人喜好。如果您可以将事情向量化以使用数组而不是单个值，则可能会看到加速。如果由于其他库而无法执行此操作，则无法执行。 - Joe Kington

通常编写一个简单的生成器（在您的情况下，最可能是使用yield的函数）比编写更多“意大利面条式”的解决方案更加清晰。模块化更好 :) - Joe Kington

如何处理沿着θ=0轴的不美观插值下降？ - 0x2207

@JoeKington，我能否在这里使用相同的方法来回答我的问题 - https://scicomp.stackexchange.com/questions/28058/calculating-curvature-from-height-contours - gansub

@JoeKington 你知道在这里添加色条的方法吗？不幸的是，当我尝试 ax.colorbar() 时，会出现错误 AttributeError：'PolarAxesSubplot'对象没有属性'colorbar'。 - dylnan

Answer 2

x、y和values的形状必须相同。您的数据形状为：

>>> x.shape, y.shape, values.shape
((36, 7), (36, 7), (7, 36))

将contour(x, y, values)改为contour(x, y, values.T)。

- HYRY

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谢谢，问题已解决。您对如何在matplotlib中实现极坐标等高线图的其他部分有什么想法吗？ - robintw