python - 如何使用 matplotlib 或 plotly 在 3-D 曲面图上叠加等高线图？

问题描述

我有一个显示 x 和 y 坐标和深度的 3-D 曲面图。我还有一个二维轮廓图，其中包含 x 和 y 坐标以及不同位置的填充轮廓。如果我知道轮廓图中坐标处的深度，有没有办法可以在 3-D 曲面图上显示轮廓？

我使用plotly以下代码创建了一个 3-D 曲面图：

import plotly.graph_objects as go
import oceansdb
import numpy as np 
import matplotlib.pyplot as plt

Xa = np.linspace(29.005,29.405,200)
Ya = np.linspace(-93.6683,-93.2683,200)

db = oceansdb.ETOPO()
dcont = db['topography'].extract(lat=Xa, lon=Ya)
depth = dcont['height']

fig = go.Figure(data=[go.Surface(z=depth, x=Xa, y=Ya)])
fig.show()

假设可以使用以下代码创建我的轮廓图：

X = np.array([29.1,29.15,29.2,29.25])
Y = np.array([-93.5,-93.45,-93.4,-93.35])
r = np.array([0,0,0,2,3,0,0,6,7,8,9,1,9,0,0,0])

plt.figure()
plt.contourf(X,Y,r.reshape(len(X),len(Y)))
plt.show()

假设可以使用该oceansdb模块确定每个位置的深度，我可以在正确深度的表面图上覆盖等高线图吗？

标签： pythonmatplotlibplotplotlycontourf

使用 matplotlib 的简短回答是“是”，但有两个但你有脸：

可视化 3d 数据很困难，重叠多个数据集往往会导致混淆，超出最简单的情况
Matplotlib 有一个 2d 渲染器，因此即使您可以在同一个 3d 图形中绘制多个对象，也经常会出现渲染伪影（特别是，两个对象通常可以完全在彼此的前面或后面）。

您需要的关键方法是Axes3D.contour或Axes3D.contourf。以下是您的示例数据的实际操作：

import numpy as np 
import matplotlib.pyplot as plt 
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D  # this enables 3d axes

X = np.array([29.1,29.15,29.2,29.25]) 
Y = np.array([-93.5,-93.45,-93.4,-93.35]) 
r = np.array([0,0,0,2,3,0,0,6,7,8,9,1,9,0,0,0]).reshape(X.size, Y.size)

# plot your 2d contourf for reference 
fig,ax = plt.subplots() 
ax.contourf(X, Y, r) 

# plot in 3d using contourf
fig = plt.figure() 
ax = fig.add_subplot(111, projection='3d') 
ax.contourf(X, Y, r) 

# plot in 3d using contour
fig = plt.figure() 
ax = fig.add_subplot(111, projection='3d') 
ax.contour(X, Y, r) 

plt.show()

这是你的二维contourf图：

这是3dcontourf版本：

这是 3dcontour版本：

如您所见，后两者之间的区别在于contourf它还为每个级别绘制水平面（就像露台一样），而contour只绘制水平线本身。

由于使用相同轴的重复绘图会累积绘图，因此没有什么能阻止您将这些 3d 等高线图中的任何一个叠加在原始表面上。但是，根据我之前的警告，您必须注意轮廓是否在表面上正确渲染（在所有视角下），即使是这样，结果对于传达信息也可能不是那么透明。我个人倾向于发现contourf比contour在 3d 图上更容易理解，但我怀疑如果我们将这些放在全表面图之上，后者会更好。

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