Visualização de Wind Barb com Python Matplotlib

Introdução

Neste tutorial, aprenderemos como criar gráficos de "wind barb" (barras de vento) usando Python Matplotlib. As "wind barbs" são uma representação gráfica da velocidade e direção do vento usando uma combinação de bandeiras, linhas e pontos. O comprimento da linha representa a velocidade do vento, enquanto a orientação das bandeiras e pontos representa a direção do vento.

Dicas para a VM

Após a inicialização da VM, clique no canto superior esquerdo para mudar para a aba Notebook e acessar o Jupyter Notebook para praticar.

Às vezes, pode ser necessário aguardar alguns segundos para que o Jupyter Notebook termine de carregar. A validação das operações não pode ser automatizada devido a limitações no Jupyter Notebook.

Se você enfrentar problemas durante o aprendizado, sinta-se à vontade para perguntar ao Labby. Forneça feedback após a sessão, e resolveremos o problema prontamente para você.

Importar Bibliotecas

Primeiramente, precisamos importar as bibliotecas necessárias. Neste caso, usaremos as bibliotecas Matplotlib e NumPy.

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

Criar Dados

Em seguida, criaremos os dados que serão usados para gerar o gráfico de "wind barb". Criaremos uma grade uniforme de 5x5 e um campo vetorial usando as funções meshgrid e multiplicação.

x = np.linspace(-5, 5, 5)
X, Y = np.meshgrid(x, x)
U, V = 12 * X, 12 * Y

Criar o Gráfico de "Wind Barb"

Agora, podemos criar o gráfico de "wind barb" usando a função barbs. Usaremos os parâmetros padrão para plotar a grade uniforme.

plt.barbs(X, Y, U, V)
plt.show()

Personalizar o Gráfico de "Wind Barb"

Podemos personalizar o gráfico de "wind barb" alterando os parâmetros da função barbs. Por exemplo, podemos alterar o comprimento e o ponto de pivô dos vetores, preencher os círculos para um "barb" vazio e alterar as cores das bandeiras e barras.

plt.barbs(X, Y, U, V, length=8, pivot='middle', fill_empty=True, rounding=False,
          sizes=dict(emptybarb=0.25, spacing=0.2, height=0.3), flagcolor='r',
          barbcolor=['b', 'g'], flip_barb=True, barb_increments=dict(half=10, full=20, flag=100))
plt.show()

Criar o Gráfico de "Wind Barb" Mascarado

Também podemos criar um gráfico de "wind barb" mascarado usando um array mascarado. Neste caso, mudaremos o valor de um vetor para um valor inválido e o mascararemos.

masked_u = np.ma.masked_array(U)
masked_u[4] = 1000  ## Bad value that should not be plotted when masked
masked_u[4] = np.ma.masked

plt.barbs(X, Y, masked_u, V, length=8, pivot='middle')
plt.show()

Resumo

Neste tutorial, aprendemos como criar gráficos de "wind barb" usando Python Matplotlib. Começamos importando as bibliotecas necessárias e criando os dados para o gráfico. Em seguida, criamos um gráfico básico de "wind barb" e o personalizamos alterando os parâmetros. Finalmente, aprendemos como criar um gráfico de "wind barb" mascarado usando um array mascarado.