Das Projektieren von gefüllten Konturen auf einen 3D-Graphen

Einführung

In diesem Lab führen wir Sie durch den Prozess der Erstellung eines 3D-Oberflächengraphen mit gefüllten Konturprofilen, die auf die Wände des Graphen projiziert werden. Dies ist eine nützliche Visualisierungsmethode zum Verständnis komplexer 3D-Daten. Wir werden die Matplotlib-Bibliothek in Python verwenden, um den Graphen zu erstellen.

Tipps für die VM

Nachdem der VM-Start abgeschlossen ist, klicken Sie in der oberen linken Ecke, um zur Registerkarte Notebook zu wechseln und Jupyter Notebook für die Übung zu nutzen.

Manchmal müssen Sie einige Sekunden warten, bis Jupyter Notebook vollständig geladen ist. Die Validierung von Vorgängen kann aufgrund von Einschränkungen in Jupyter Notebook nicht automatisiert werden.

Wenn Sie bei der Lernphase Probleme haben, können Sie Labby gerne fragen. Geben Sie nach der Sitzung Feedback, und wir werden das Problem für Sie prompt beheben.

Bibliotheken importieren

Wir beginnen mit dem Import der erforderlichen Bibliotheken.

import matplotlib.pyplot as plt
from mpl_toolkits.mplot3d import axes3d

3D-Achsen erstellen

Als nächstes erstellen wir ein 3D-Achsenobjekt mit der add_subplot-Methode.

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

Daten erstellen

Wir verwenden die axes3d.get_test_data-Methode, um Beispiel-Daten für unseren Graphen zu erstellen.

X, Y, Z = axes3d.get_test_data(0.05)

Den 3D-Oberflächengraphen zeichnen

Wir werden den 3D-Oberflächengraphen mit der plot_surface-Methode zeichnen. Wir werden auch einige Parameter wie Kantenfarbe, Linienstärke und Alpha festlegen.

ax.plot_surface(X, Y, Z, edgecolor='royalblue', lw=0.5, rstride=8, cstride=8, alpha=0.3)

Projektieren von Konturprofilen

Wir werden nun die Konturprofile auf die Wände des Graphen projizieren. Dies wird mit der contourf-Methode durchgeführt. Wir werden den zdir-Parameter auf 'z', 'x' und 'y' setzen, um die Konturprofile auf die z-, x- und y-Wände respective zu projizieren. Wir werden auch den offset-Parameter setzen, um den passenden Achsengrenzen zu entsprechen.

ax.contourf(X, Y, Z, zdir='z', offset=-100, cmap='coolwarm')
ax.contourf(X, Y, Z, zdir='x', offset=-40, cmap='coolwarm')
ax.contourf(X, Y, Z, zdir='y', offset=40, cmap='coolwarm')

Achsengrenzen und -beschriftungen festlegen

Schließlich werden wir die Grenzen und Beschriftungen für die Graphenachsen festlegen.

ax.set(xlim=(-40, 40), ylim=(-40, 40), zlim=(-100, 100), xlabel='X', ylabel='Y', zlabel='Z')

Zusammenfassung

In diesem Lab wurde ein Schritt-für-Schritt-Leitfaden zur Erstellung eines 3D-Oberflächengraphen mit gefüllten Konturprofilen, die auf die Wände des Graphen projiziert sind, bereitgestellt. Wir haben die Python-Bibliothek Matplotlib verwendet, um den Graphen zu erstellen.