以与轴的纵横比一致的物理单位重新缩放箭矢箭头

Question

在过去的几个小时中，我一直在尝试自定义matplotlib.quiver，但运气不佳。该文档非常混乱，我无法解析出如何设置每个参数。在我的轴上，一个垂直像素的物理距离比一个水平像素的物理距离小得多，我想颤抖一下，将箭头自动缩放为该纵横比。我现在得到的是带有以下代码的水平箭头：

Tlevs = np.arange(-1.,8.5,.5) + 0.
yy, zz = np.meshgrid(ds.YC, ds.Z)

fig, ax = plt.subplots(figsize=(8,5))
fig.set_tight_layout(True)
im = ax.contourf(T_clim.YC, T_clim.Z, T_clim, levels=Tlevs)
ax.quiver(yy[::3,::10], zz[::3,::10], 
          vpFep_b[::3,::10], wpFep_b[::3,::10], 
          pivot='mid', angles='xy', units='xy')
ax.set_xlabel('Y [m]', fontsize=13)
ax.set_ylabel('Depth [m]', fontsize=13)
cbar = fig.colorbar(im, ax=ax)
cbar.set_label(r"[$^\circ$C]")

将quiver选项设置为以下选项只会给出箭头应为的点：

ax.quiver(yy[::3,::10], zz[::3,::10], 
              vpFep_b[::3,::10], wpFep_b[::3,::10], 
              pivot='mid', angles='xy', scale_units='xy', scales=1.)

和：

ax.quiver(yy[::3,::10], zz[::3,::10], 
              vpFep_b[::3,::10], wpFep_b[::3,::10], 
              pivot='mid', angles='xy', scale_units='xy')

给出以下错误：

/home/takaya/miniconda3/envs/uptodate/lib/python3.6/site-packages/matplotlib/quiver.py:666: RuntimeWarning: divide by zero encountered in double_scalars
  length = a * (widthu_per_lenu / (self.scale * self.width))
/home/takaya/miniconda3/envs/uptodate/lib/python3.6/site-packages/matplotlib/quiver.py:666: RuntimeWarning: invalid value encountered in multiply
  length = a * (widthu_per_lenu / (self.scale * self.width))
/home/takaya/miniconda3/envs/uptodate/lib/python3.6/site-packages/matplotlib/quiver.py:719: RuntimeWarning: invalid value encountered in less
  short = np.repeat(length < minsh, 8, axis=1)
/home/takaya/miniconda3/envs/uptodate/lib/python3.6/site-packages/matplotlib/quiver.py:733: RuntimeWarning: invalid value encountered in less
  tooshort = length < self.minlength

任何帮助，将不胜感激。谢谢！

Answer 1

该quiver文件说：

在xy平面内积向量，其中u和v具有相同的单位为x和y，使用angles='xy'，scale_units='xy'，scale=1

因此，使用此参数可以解决您的问题。这是因为关键字units会影响箭头尺寸（长度除外），并且仅scale_units影响长度。

编辑：

matplotlib颤抖的参数行为示例

的确，文档并不完全清楚，并且还有许多名称相似的参数，这些参数对于颤抖来说是唯一的。

下面有不同的参数的行为的例子很多，特别感兴趣的这个问题的：angles，units和scale_units。每个示例都有一个可以通过单击扩展的图像。

所有图的数据都是相同的，可以使用以下代码进行复制：

x = np.linspace(0,50,5)
y = np.linspace(-150,150,7)
X,Y = np.meshgrid(x,y)
U = 3.5*np.ones_like(X)
V = 3.5*np.ones_like(Y)

angles

文档中的条目是：

角度：['uv'| 'xy']，数组，可选

确定箭头角度的方法。默认值为“ uv”。

'uv'：箭头轴的长宽比为1，因此，如果U * == * V，则图中箭头的方向与水平轴逆时针成45度（正）。

'xy'：箭头从（x，y）指向（x + u，y + v）。例如，用它来绘制梯度场。

在我们的情况下，U与V之比为1，因此在“ uv”情况下箭头将指向45度，但是在“ xy”情况下，由于y和x轴的范围不同，因此箭头箭头不会指向45度，以保持从（x，y）到（x + u，y + v）的位移。考虑到这一点很重要，因为根据轴的纵横比，坡度（u，v）=（1,1）不会具有45度角。

units

该文档的条目是：

单位：['宽度'| '身高'| '点'| “英寸” | 'x'| 'y'| 'xy']

箭头尺寸（长度除外）以该单位的倍数测量。

“宽度”或“高度”：轴的宽度或高度

“点”或“英寸”：像素或英寸，基于数字dpi

'x'，'y'或'xy'：分别为X，Y或数据单位

箭头的缩放取决于单位。对于“ x”或“ y”，箭头会随着放大而变大。对于其他单位，箭头大小与缩放状态无关。对于“宽度”或“高度”，当调整窗口大小时，箭头的大小分别随轴的宽度和高度增加。对于“点”或“英寸”，调整大小不会更改箭头。

如上所述，此参数定义了单位，在其中测量除箭头长度以外的所有尺寸。但是，参数width（由于箭头的headwidth和headlength等定义为其倍数，因此是最相关的）具有默认值，具体取决于使用的单位。

下面是一个不同单位的示例，将宽度固定为可比较的情况。参数点或英寸几乎相等，因此在示例中仅考虑其中之一。因此，将“宽度”和“高度”的宽度设置为0.01，将“点”设置为3，将“ x”，“ y”和“ xy”设置为2。不固定相同的宽度会产生不同的结果，具体取决于后端：即，在jupyter中使用matplotlib内联时，在任何情况下都没有差异，而对于Qt5，则存在一些差异，但是由于宽度未知，很难解释。

可以看出，随着绘图轴的宽度大于高度，将单位设置为“宽度”会比“长度”产生更粗的箭头，因为宽度是相同的。比较“ x”，“ y”和“ xy”时也是如此，根据x轴测量的距离1远大于根据y轴测量的距离1。

scale_units

文档中的条目是：

scale_units：['宽度'| '身高'| '点'| “英寸” | 'x'| 'y'| 'xy']，无，可选

如果刻度kwarg为“无”，则箭头长度单位。默认为无。

例如scale_units为“英寸”，比例为2.0，并且（u，v）=（1,0），则矢量将为0.5英寸长。

如果scale_units为'width'/'height'，则向量将为轴的宽度/高度的一半。

如果scale_units为'x'，则矢量将为0.5 x轴单位。要在xy平面上绘制矢量，并且u和v具有与x和y相同的单位，请使用angles ='xy'，scale_units ='xy'，scale = 1。

调整图大小时有关缩放的说明与单位相同。但是，“如果刻度kwarg为None”语句完全不清楚，并会导致错误。

如果scale为None，则箭头的长度将根据scale_units设置为默认值，以保持宽度和高度之间的合理比例，并使箭头保持良好的形状（即，合理的头部）。然后，在调整图的大小之前（由于缩放比例取决于scale_units的不同），scale_units才能得到正确的欣赏。

如果小数位数不同于无，则箭头长度不再设置为其默认值，它遵循文档中的示例。

下面是一个比较scale_units不同值的图，其中scale = 1，单位设置为其默认值“ width”。

可以看到，由于U，V向量之间的大小差异约为5，而y尺度介于-150和150之间，因此，“ y”情况使arros看起来像点。表示“宽度”和“长度”，即绘图轴大小的5倍使箭头很大。