从三个 1D 数组创建 3D 曲面图

Posted 2023-02-23

【中文标题】从三个 1D 数组创建 3D 曲面图

【英文标题】：Creating a 3D surface plot from three 1D arrays

【发布时间】：2018-12-11 14:50:27

【问题描述】：

我有 3 个数组，如下所示，我正在尝试从中绘制 3d 曲面图（线框或任何其他）。我已经从中创建了一个散点图，但不确定如何从 3D 曲面图的角度来处理它。任何帮助将不胜感激。

X = [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8]

Y = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11]

Z =[21384, 29976, 15216, 4584, 10236, 7546, 6564, 2844, 4926, 7722, 4980, 2462, 12768, 9666, 2948, 6548, 10776, 8260, 8674, 5584, 5382, 10542, 12544, 5268, 25888, 31220, 9064, 7536, 6618, 1928, 9030, 5790, 6076, 8290, 8692, 4006, 14722, 11016, 2818, 9458, 3054, 5976, 1102, 1084, 9700, 8904, 12510, 11176, 10712, 6548, 2600, 5070, 6538, 4514, 1036, 292, 12572, 6534, 4478, 18500, 10452, 1912, 14254, 31050, 3880, 744, 990, 5534, 1670, 446, 2778, 8272, 14726, 27094, 872, 418, 884, 476, 2806, 1246, 1140, 922, 6202, 10848, 28828, 2360, 9660, 1412, 4296, 5272, 2854, 4150, 770, 5628, 4676, 3500, 31220, 10480, 5704, 5550, 1528, 3168, 2092, 2056, 1874, 7312, 938, 7428]

散点图代码

from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D
import matplotlib.pyplot as plt

fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111, projection='3d')

ax.scatter(x, y, z, c='y', marker='o')

ax.set_xlabel('X Label')
ax.set_ylabel('Y Label')
ax.set_zlabel('Z Label')

plt.show()

来自散点图的图像

我尝试使用下面的代码创建 3D 曲面图，但是

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

fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111, projection='3d')

ax.plot_wireframe(x,y,z, rstride=2, cstride=2)

plt.show()

但不幸的是，我收到了一个错误。

【问题讨论】：

Simplest way to plot 3d surface given 3d points的可能重复

等等，这是一个普通的网格吗？

【参考方案1】：

由于您有一个常规网格，您可以只使用 numpy 来重塑您的数据，然后使用 ax.plot_surface。在您的示例案例中，您想要重塑为 (9, 12) 的形状：

from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

X = [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8]

Y = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11]

Z = [21384, 29976, 15216, 4584, 10236, 7546, 6564, 2844, 4926, 7722, 4980, 2462, 12768, 9666, 2948, 6548, 10776, 8260, 8674, 5584, 5382, 10542, 12544, 5268, 25888, 31220, 9064, 7536, 6618, 1928, 9030, 5790, 6076, 8290, 8692, 4006, 14722, 11016, 2818, 9458, 3054, 5976, 1102, 1084, 9700, 8904, 12510, 11176, 10712, 6548, 2600, 5070, 6538, 4514, 1036, 292, 12572, 6534, 4478, 18500, 10452, 1912, 14254, 31050, 3880, 744, 990, 5534, 1670, 446, 2778, 8272, 14726, 27094, 872, 418, 884, 476, 2806, 1246, 1140, 922, 6202, 10848, 28828, 2360, 9660, 1412, 4296, 5272, 2854, 4150, 770, 5628, 4676, 3500, 31220, 10480, 5704, 5550, 1528, 3168, 2092, 2056, 1874, 7312, 938, 7428]

x = np.reshape(X, (9, 12))
y = np.reshape(Y, (9, 12))
z = np.reshape(Z, (9, 12))


fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111, projection='3d')

ax.plot_surface(x, y, z)

ax.set_xlabel('X Label')
ax.set_ylabel('Y Label')
ax.set_zlabel('Z Label')

plt.show()

【讨论】：

非常感谢！ (9,12) 代表什么？如果我的数组的值比 X、Y、Z 的值多，会发生什么？

在您的示例中，x 方向有 9 个点，y 方向有 12 个点。如果你有一个更大的网格，你需要相应地改变那个形状

我不明白为什么要重塑 x 和 y！你能给我一些数学解释吗？

@Giammi plot_surface 期望 x、y 和 z 坐标的二维数组。在此处的示例中，它们是一维列表。由于这些 1D 数组的格式（定期重复 X 和 Y 值），我们可以重塑它们以获得那些 2D 数组

@tmdavison 这绝对清楚。我想知道为什么这个函数不能处理一维数组，因为我们只是在重塑它！谢谢你的回答

【参考方案2】：

看来您需要重塑数据：

ax.plot_wireframe(x.reshape(12,12).T, y.reshape(12,12).T, z.reshape(12,12).T)