python - plt.quiver() 在某些地方绘制点而不是向量

Question

我目前正在通过创建矢量图来分析一些数据。所有向量的长度均为 1 个单位。大多数显示良好，但某些向量例如:

fig = plt.figure()
plt.axes(xlim=(-24, 24), ylim=(0, 150))
plt.quiver([-19.1038], [96.5851], [-19.1001+19.1038], [97.5832-96.5851],angles='xy', scale_units='xy', scale=1, headwidth=1, headlength=10, minshaft=5)
plt.show()

显示为一个点。 (请注意，我不会像这样单独绘制矢量；我只是绘制这个特定的矢量来尝试调试我的代码。)这种情况似乎只发生在几乎垂直的矢量上。我还注意到，如果我“放大”矢量(即更改轴缩放比例)，这个问题就可以解决。但是，我不能这样做，因为我的图中的许多其他向量将超出域/范围。还有其他方法可以解决这个问题吗？

问题如下图所示:

Answer 1

您的问题有两个组成部分，两者都与您选择如何表示数据有关。

quiver 的默认行为是自动将向量缩放到合理的大小以获得漂亮的结果。 The documentation说了那么多:

The default settings auto-scales the length of the arrows to a reasonable size. To change this behavior see the scale and scale_units kwargs.

然后

scale_units : [ ‘width’ | ‘height’ | ‘dots’ | ‘inches’ | ‘x’ | ‘y’ | ‘xy’ ], None, optional

[...]

If scale_units is ‘x’ then the vector will be 0.5 x-axis units. To plot vectors in the x-y plane, with u and v having the same units as x and y, use angles='xy', scale_units='xy', scale=1.

因此，在您的情况下，您告诉 quiver 以 xy 数据单元绘制箭头。由于您的箭头具有单位长度，因此它被绘制为 1 长度箭头。另一方面，您的数据限制很大:40 个单位宽，150 个单位高。在这个比例上，长度为 1 的箭头太小，matplotlib 决定截断箭头并绘制一个点。

如果您放大，正如您自己所说，会出现箭头。如果我们删除将箭头变成牙签的参数，那么如果您观察得足够近(而不是轴)，那么您绘制的箭头就完全没问题:

现在的问题是为什么这种行为取决于向量的方向。出现此行为的原因是绘图中的 x 和 y 限制不同，因此单位长度的水平线和单位长度的垂直线包含不同数量的像素(因为数据按 xy< 缩放)/em> 单位)。这意味着，虽然水平箭头足够长，可以准确表示，但垂直箭头却变得如此短，以至于 matplotlib 决定将它们截断为点，这对于默认箭头格式来说应该不会太明显，但它你的自定义箭头非常糟糕。您的用例是这样的:matplotlib 使用的渲染截断恰好落在水平向量的长度和垂直向量的长度之间。

您有两个简单的选择。一是增加箭头的缩放比例，以准确表示每个方向。这可能是这里一个小 XY 问题中 Y 的解决方案。您真正应该做的是准确地表示您的数据。由于您以 xy 数据单位绘制矢量场，因此您可能希望 x 和 y 轴具有相同的大小，并且您希望您的箭头具有视觉上的单位长度(即与其方向无关的长度)。

因此，我建议您强制绘图在两个轴上具有相同的单位，但代价是最终得到一个矩形图形:

fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111)
ax.axis('scaled') # <-- key addition
ax.axis([-24, 24, 0, 150])
ax.quiver([-19.1038], [96.5851], [-19.1001+19.1038], [97.5832-96.5851],
          angles='xy', scale_units='xy', scale=1, headwidth=1,
          headlength=10, minshaft=5)
plt.show()

相信我:那里有一个小箭头。要点是，这样要么所有向量都将是点(如果缩小太多)，要么它们都不是。然后你就有了一个理智的情况，并且可以相应地选择向量的整体缩放。