Визуализация ветровых стрелок с использованием Python Matplotlib

Введение

В этом руководстве мы узнаем, как создавать графики ветровых стрелок с использованием Python Matplotlib. Ветровые стрелки - это графическое представление скорости и направления ветра с использованием комбинации флагов, линий и точек. Длина линии представляет скорость ветра, а ориентация флагов и точек - направление ветра.

Советы по работе с ВМ

После запуска ВМ нажмите в левом верхнем углу, чтобы переключиться на вкладку Notebook и получить доступ к Jupyter Notebook для практики.

Иногда вам может потребоваться подождать несколько секунд, пока Jupyter Notebook не загрузится полностью. Валидация операций не может быть автоматизирована из-за ограничений Jupyter Notebook.

Если вы сталкиваетесь с проблемами при обучении, не стесняйтесь обращаться к Labby. Оставьте отзыв после занятия, и мы оперативно решим проблему для вас.

Импортируем библиотеки

Сначала нам нужно импортировать необходимые библиотеки. В этом случае мы будем использовать библиотеки Matplotlib и NumPy.

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

Создаем данные

Далее мы создадим данные, которые будут использоваться для генерации графика ветровых стрелок. Мы создадим равномерную сетку 5x5 и векторное поле с использованием функций meshgrid и умножения.

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

Создаем график ветровых стрелок

Теперь мы можем создать график ветровых стрелок с использованием функции barbs. Мы будем использовать параметры по умолчанию для построения равномерной сетки.

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

Настраиваем график ветровых стрелок

Мы можем настроить график ветровых стрелок, изменив параметры функции barbs. Например, мы можем изменить длину и точку опоры векторов, заполнить круги для пустой стрелочки и изменить цвета флагов и штрихов.

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()

Создаем график ветровых стрелок с замаскированными данными

Мы также можем создать график ветровых стрелок с замаскированными данными, используя замаскированный массив. В этом случае мы изменим значение одного вектора на недопустимое значение и замаскируем его.

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()

Резюме

В этом уроке мы узнали, как создавать графики ветровых стрелок с использованием Python Matplotlib. Мы начали с импорта необходимых библиотек и создания данных для графика. Затем мы создали базовый график ветровых стрелок и настроили его, изменив параметры. Наконец, мы узнали, как создать график ветровых стрелок с замаскированными данными, используя замаскированный массив.