Grille curvilinéaire avec Matplotlib

Introduction

Dans ce laboratoire, nous allons apprendre à utiliser GridHelperCurveLinear pour créer une grille personnalisée et des lignes d'échelles dans Matplotlib. Nous allons également apprendre à créer une projection polaire dans un cadre rectangulaire.

Conseils sur la machine virtuelle

Une fois le démarrage de la machine virtuelle terminé, cliquez sur le coin supérieur gauche pour basculer vers l'onglet Carnet d'adresses pour accéder au carnet Jupyter pour pratiquer.

Parfois, vous devrez peut-être attendre quelques secondes pour que le carnet Jupyter ait fini de charger. La validation des opérations ne peut pas être automatisée en raison des limites du carnet Jupyter.

Si vous rencontrez des problèmes pendant l'apprentissage, n'hésitez pas à demander à Labby. Donnez votre feedback après la session, et nous résoudrons rapidement le problème pour vous.

Grille pour une transformation personnalisée

Tout d'abord, nous allons créer une grille personnalisée et des lignes d'échelles en utilisant GridHelperCurveLinear. La transformation personnalisée sera appliquée à la grille et aux lignes d'échelles. Le code suivant illustre ce processus :

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
from matplotlib.projections import PolarAxes
from matplotlib.transforms import Affine2D
from mpl_toolkits.axisartist import Axes, HostAxes, angle_helper
from mpl_toolkits.axisartist.grid_helper_curvelinear import GridHelperCurveLinear

def curvelinear_test1(fig):
    ## Définir la transformation personnalisée
    def tr(x, y):
        return x, y - x
    def inv_tr(x, y):
        return x, y + x

    ## Créer un objet GridHelperCurveLinear
    grid_helper = GridHelperCurveLinear((tr, inv_tr))

    ## Créer un sous-graphique avec la grille et les lignes d'échelles personnalisées
    ax1 = fig.add_subplot(1, 2, 1, axes_class=Axes, grid_helper=grid_helper)

    ## Tracer quelques points sur le sous-graphique
    xx, yy = tr(np.array([3, 6]), np.array([5, 10]))
    ax1.plot(xx, yy)

    ## Définir le rapport d'aspect et les limites du sous-graphique
    ax1.set_aspect(1)
    ax1.set_xlim(0, 10)
    ax1.set_ylim(0, 10)

    ## Ajouter des axes flottants et des lignes de grille
    ax1.axis["t"] = ax1.new_floating_axis(0, 3)
    ax1.axis["t2"] = ax1.new_floating_axis(1, 7)
    ax1.grid(True, zorder=0)

fig = plt.figure(figsize=(7, 4))
curvelinear_test1(fig)
plt.show()

Projection polaire dans un cadre rectangulaire

Ensuite, nous allons créer une projection polaire dans un cadre rectangulaire en utilisant GridHelperCurveLinear. Nous utiliserons une transformation Affine2D pour convertir les coordonnées en degrés en radians, et PolarAxes.PolarTransform pour créer la projection polaire. Nous utiliserons également angle_helper.ExtremeFinderCycle pour trouver les extrêmes de la projection polaire, et angle_helper.LocatorDMS et angle_helper.FormatterDMS pour formater les étiquettes d'échelle. Le code suivant illustre ce processus :

def curvelinear_test2(fig):
    ## Définir la transformation personnalisée
    tr = Affine2D().scale(np.pi/180, 1) + PolarAxes.PolarTransform()

    ## Définir le chercheur d'extrêmes, le localisateur de grille et le formateur d'étiquettes d'échelle
    extreme_finder = angle_helper.ExtremeFinderCycle(
        nx=20, ny=20,
        lon_cycle=360, lat_cycle=None,
        lon_minmax=None, lat_minmax=(0, np.inf),
    )
    grid_locator1 = angle_helper.LocatorDMS(12)
    tick_formatter1 = angle_helper.FormatterDMS()

    ## Créer un objet GridHelperCurveLinear
    grid_helper = GridHelperCurveLinear(
        tr, extreme_finder=extreme_finder,
        grid_locator1=grid_locator1, tick_formatter1=tick_formatter1)
    ax1 = fig.add_subplot(
        1, 2, 2, axes_class=HostAxes, grid_helper=grid_helper)

    ## Rendre les étiquettes d'échelle de l'axe droit et supérieur visibles
    ax1.axis["right"].major_ticklabels.set_visible(True)
    ax1.axis["top"].major_ticklabels.set_visible(True)

    ## Faire en sorte que l'axe droit affiche les étiquettes d'échelle pour la première coordonnée (angle)
    ax1.axis["right"].get_helper().nth_coord_ticks = 0

    ## Faire en sorte que l'axe inférieur affiche les étiquettes d'échelle pour la deuxième coordonnée (rayon)
    ax1.axis["bottom"].get_helper().nth_coord_ticks = 1

    ## Définir le rapport d'aspect et les limites du sous-graphique
    ax1.set_aspect(1)
    ax1.set_xlim(-5, 12)
    ax1.set_ylim(-5, 10)

    ## Ajouter des lignes de grille au sous-graphique
    ax1.grid(True, zorder=0)

    ## Créer un axe parasite avec la transformation donnée
    ax2 = ax1.get_aux_axes(tr)

    ## Tout ce que vous tracez dans ax2 correspondra aux échelles et aux grilles d'ax1.
    ax2.plot(np.linspace(0, 30, 51), np.linspace(10, 10, 51), linewidth=2)

    ax2.pcolor(np.linspace(0, 90, 4), np.linspace(0, 10, 4),
               np.arange(9).reshape((3, 3)))
    ax2.contour(np.linspace(0, 90, 4), np.linspace(0, 10, 4),
                np.arange(16).reshape((4, 4)), colors="k")

fig = plt.figure(figsize=(7, 4))
curvelinear_test2(fig)
plt.show()

Code final

Le code final combine le code des étapes 1 et 2 :

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
from matplotlib.projections import PolarAxes
from matplotlib.transforms import Affine2D
from mpl_toolkits.axisartist import Axes, HostAxes, angle_helper
from mpl_toolkits.axisartist.grid_helper_curvelinear import GridHelperCurveLinear

def curvelinear_test1(fig):
    ## Définir la transformation personnalisée
    def tr(x, y):
        return x, y - x
    def inv_tr(x, y):
        return x, y + x

    ## Créer un objet GridHelperCurveLinear
    grid_helper = GridHelperCurveLinear((tr, inv_tr))

    ## Créer un sous-graphique avec la grille et les lignes d'échelles personnalisées
    ax1 = fig.add_subplot(1, 2, 1, axes_class=Axes, grid_helper=grid_helper)

    ## Tracer quelques points sur le sous-graphique
    xx, yy = tr(np.array([3, 6]), np.array([5, 10]))
    ax1.plot(xx, yy)

    ## Définir le rapport d'aspect et les limites du sous-graphique
    ax1.set_aspect(1)
    ax1.set_xlim(0, 10)
    ax1.set_ylim(0, 10)

    ## Ajouter des axes flottants et des lignes de grille
    ax1.axis["t"] = ax1.new_floating_axis(0, 3)
    ax1.axis["t2"] = ax1.new_floating_axis(1, 7)
    ax1.grid(True, zorder=0)

def curvelinear_test2(fig):
    ## Définir la transformation personnalisée
    tr = Affine2D().scale(np.pi/180, 1) + PolarAxes.PolarTransform()

    ## Définir le chercheur d'extrêmes, le localisateur de grille et le formateur d'étiquettes d'échelle
    extreme_finder = angle_helper.ExtremeFinderCycle(
        nx=20, ny=20,
        lon_cycle=360, lat_cycle=None,
        lon_minmax=None, lat_minmax=(0, np.inf),
    )
    grid_locator1 = angle_helper.LocatorDMS(12)
    tick_formatter1 = angle_helper.FormatterDMS()

    ## Créer un objet GridHelperCurveLinear
    grid_helper = GridHelperCurveLinear(
        tr, extreme_finder=extreme_finder,
        grid_locator1=grid_locator1, tick_formatter1=tick_formatter1)
    ax1 = fig.add_subplot(
        1, 2, 2, axes_class=HostAxes, grid_helper=grid_helper)

    ## Rendre les étiquettes d'échelle de l'axe droit et supérieur visibles
    ax1.axis["right"].major_ticklabels.set_visible(True)
    ax1.axis["top"].major_ticklabels.set_visible(True)

    ## Faire en sorte que l'axe droit affiche les étiquettes d'échelle pour la première coordonnée (angle)
    ax1.axis["right"].get_helper().nth_coord_ticks = 0

    ## Faire en sorte que l'axe inférieur affiche les étiquettes d'échelle pour la deuxième coordonnée (rayon)
    ax1.axis["bottom"].get_helper().nth_coord_ticks = 1

    ## Définir le rapport d'aspect et les limites du sous-graphique
    ax1.set_aspect(1)
    ax1.set_xlim(-5, 12)
    ax1.set_ylim(-5, 10)

    ## Ajouter des lignes de grille au sous-graphique
    ax1.grid(True, zorder=0)

    ## Créer un axe parasite avec la transformation donnée
    ax2 = ax1.get_aux_axes(tr)

    ## Tout ce que vous tracez dans ax2 correspondra aux échelles et aux grilles d'ax1.
    ax2.plot(np.linspace(0, 30, 51), np.linspace(10, 10, 51), linewidth=2)

    ax2.pcolor(np.linspace(0, 90, 4), np.linspace(0, 10, 4),
               np.arange(9).reshape((3, 3)))
    ax2.contour(np.linspace(0, 90, 4), np.linspace(0, 10, 4),
                np.arange(16).reshape((4, 4)), colors="k")

fig = plt.figure(figsize=(7, 4))
curvelinear_test1(fig)
curvelinear_test2(fig)
plt.show()

Sommaire

Dans ce laboratoire, nous avons appris à créer une grille personnalisée et des lignes d'échelles en utilisant GridHelperCurveLinear. Nous avons également appris à créer une projection polaire dans un cadre rectangulaire en utilisant Affine2D, PolarAxes.PolarTransform et GridHelperCurveLinear.