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Plotly中的Cone Plots与Python

Plotly中的Cone Plots与Python

作者: 榴莲气象 | 来源:发表于2019-07-12 15:57 被阅读0次

    Plotly中的Cone Plots与Python

    圆锥图(也称为3-D箭头图)表示在3-D空间的某些区域中定义的矢量场。

    矢量场将每个坐标点(x,y,z)与组件矢量(u,v,w)相关联。

    image.png

    在这篇文章中,我们将探讨Plotly的锥形图如何用于可视化大气风💨,磁场,Rössler系统的轨迹以及表面的切向矢量场。

    那么什么是三维矢量?

    ∙矢量是一个具有大小和方向的几何对象。

    ∙三维矢量在幅度和方向都很重要的任何物理空间中都很有用。

    ∙在三维空间中,向量由标量分量的三元组识别。在下面的示例图像的情况下:a =(ax,ay,az)

    [图片上传中...(image-7058ed-1562917891943-5)]

    一个点处的矢量场的方向由几何锥体示出,该锥体根据该点处的矢量范数(幅度)着色。

    圆锥图可用于各种抽象方式:模拟涡旋(如龙卷风),说明明确定义的矢量场,绘制双曲面图,绘制非线性常微分方程组,并显示各种风大气水平。

    如需更多见解,请查看我们的教程,了解如何使用Plotly在Python中制作三维锥形图。

    显示大气风的锥体图

    该图使用明确定义的矢量场。矢量场指的是向空间子集中的每个点分配矢量。

    在这个图中,我们想象了一组箭头,它们只是模拟不同大气层的风速和风向。

    三维天气图可用于研究科学家以更好地了解大气剖面,例如在预测龙卷风和飓风等恶劣天气事件期间。

    [图片上传中...(image-cdf973-1562917891943-4)]

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    说到类似龙卷风的旋转,这里是一个涡旋锥形图的例子。锥体的大小由风速驱动。

    [图片上传中...(image-5afc78-1562917891943-3)]

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    磁场的锥形图

    Biot-Savart定律是描述由载流导线产生的磁场的等式。

    它是以Jean-Baptiste Biot和Felix Savart于1820年命名的,当时该对得出了磁通密度的数学表达式。

    在这个例子中,我们利用该法则创建一个假想的磁场,该磁场由流过三个圆环的电流产生。

    [图片上传中...(image-33188f-1562917891943-2)]

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    圆锥图显示Rössler系统的轨迹

    Rössler系统是由三个常微分方程组成的系统,其动力学表现出吸引子或一组状态,在动力学下不变,在给定的吸引力盆地中,邻近状态在动态演化过程中渐近接近

    最初由OttoRössler研究,这些微分方程“ 定义了一个连续时间动力系统,展示了与吸引子的分形特性相关的混沌动力学。”

    已经发现这些方程可用于模拟化学反应的平衡。

    [图片上传中...(image-7fe117-1562917891943-1)]

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    切线矢量场的锥形图

    在数学中,切向量是与给定点处的曲线或曲面相切(或仅接触)的向量。

    切线矢量场是“ 控制外观的必要成分,适用于从各向异性着色到纹理合成和非真实感渲染的应用。”

    下面,我们检查沿参数化双曲面的坐标线的切向量场。

    [图片上传中...(image-80f74a-1562917891943-0)]

    https://plotlyblog.tumblr.com/post/171585173862/how-to-create-2d-and-3d-interactive-weather-maps

    风吹过天气。使用Plotly中的天气数据,您不仅可以诊断旋风,还可以缩放到较低的水平,以查看您所在城镇的微风预报。

    下图最初是由Plotly用户ToniBois创建的,下面的3-D版本是由empet创建的。如果你仔细观察,你会注意到Hurricane Hermine(2016年9月)在美国东海岸的危险地旋转。

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