在 python 中的地图上绘制 arctan2 参数的箭头

Question

我使用 imshow 将矩阵“diff”（输入矩阵 diff_X 和 diff_Y 的二次和）绘制为彩色图，我想显示箭头，显示每个坐标的相应角度 arctan2(diff_Y/diff_X)。这是我到目前为止的计划：

import numpy as np 
import matplotlib.pyplot as plt 
import math 

#Data
N=5
diff_X=np.array([[-0.000125  , -0.00013   , -0.000125  , -0.00012308, -0.00012692],
       [-0.00012615, -0.000125  , -0.00013154, -0.00012308, -0.00012   ],
       [-0.00012423, -0.00011808, -0.00011577, -0.00012769, -0.00012923],
       [-0.00012115, -0.00012308, -0.00011962, -0.00012538, -0.00012308],
       [-0.00012808, -0.00013077, -0.00012808, -0.00012038, -0.00012885]])
diff_Y=np.array([[5.69230769e-05, 6.19230769e-05, 6.76923077e-05, 5.88461538e-05,
        6.34615385e-05],
       [5.73076923e-05, 6.92307692e-05, 6.19230769e-05, 6.61538462e-05,
        6.34615385e-05],
       [5.53846154e-05, 7.30769231e-05, 6.50000000e-05, 6.92307692e-05,
        6.23076923e-05],
       [6.57692308e-05, 5.57692308e-05, 6.50000000e-05, 6.38461538e-05,
        6.76923077e-05],
       [6.38461538e-05, 6.57692308e-05, 6.80769231e-05, 6.53846154e-05,
        6.34615385e-05]])

#Computation of the matrix diff and the corresponding angles (arctan2)
for i in range(0,N):    
    for j in range(0,N):  
        diff[i][j] = math.sqrt(diff_X[i][j]**2+diff_Y[i][j]**2)
        arrow_diff[i][j] = np.arctan2(diff_Y[i][j],diff_X[i][j])    
        j=j+1
    i=i+1

#Plot of the map
fig, ax = plt.subplots()
im = ax.imshow(diff, interpolation='bicubic', 
               cmap=cm.inferno,
               origin='upper',
               vmax=diff.max(), vmin=diff.min()) 
               # vmax=sum_max, vmin=sum_min) 
X, Y = np.meshgrid(np.arange(0, N, 1), np.arange(0, N, 1))
U = np.cos(X*diff_X)
V = np.sin(Y*diff_Y)
Q = ax.quiver(X, Y, U, V, arrow_diff, units='width')
qk = ax.quiverkey(Q, X, Y, 0.2, labelpos='E',
                    coordinates='figure')

但是，这就是我得到的：

我不知道如何让箭头指向每个坐标的正确方向，以及如何调整它们的大小以使其与参数成比例

arctan2(diff_Y[i][j],diff_X[i][j])

。

我希望所有箭头都指向一个方向，并且大小或多或少恒定。我尝试更改 quiver 和 quiverkey 的参数，但不起作用。

Answer 1

我想显示箭头，显示每个坐标的相应角度 arctan2(diff_Y/diff_X)。

您不需要这样做 - matplotlib 会为您做这件事。如果我理解正确，您将采用 diff_X 和 diff_Y，并将它们转换为极坐标，但 matplotlib 期望颤动图使用笛卡尔坐标。它们已经在笛卡尔坐标中，因此您无需执行任何操作。

通过更改 U 和 V 参数，您可以得到如下所示的颤动图：

Q = ax.quiver(X, Y, diff_X, diff_Y, arrow_diff, units='width')

考虑到输入（负 X，正 Y，X 比 Y 大得多），这在视觉上看起来很合理。）