python 用 matplotlib 在 3D 空间绘制散点，体验不同视角 实例详解

图形预览：

说明：

在 3 维空间绘制点 （0，0， 0），（1， 1， 1），（2， 2， 2）及其在三个坐标平面的投影。

0、import

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

1、单一方位角

# 创建画布
fig = plt.figure(figsize=(12, 8),
                 facecolor='lightyellow'
                )

# 创建 3D 坐标系
ax = fig.gca(fc='whitesmoke',
               projection='3d' 
              )

# 定义数据 
x = np.array([0, 1, 2])
y = np.array([0, 1, 2])
z = np.array([0, 1, 2])


# 绘制 3D 散点
points = ax.scatter(xs=x,    # x 轴坐标
                    ys=y,    # y 轴坐标
                    zs=z,    # z 轴坐标
                    zdir='z',    # 
                    c='r',    # color
                    s=70,    # size
                   )

# 点在 3 个坐标平面上的投影
ax.scatter(0, y, z, zdir='z', c='green', s=z*28 )    # 投影在 yz 平面
ax.scatter(x, 0, z, zdir='z', c='gray', s=z*28 )    # 投影在 xz 平面
ax.scatter(x, y, 0, zdir='z', c='cyan', s=z*28 )    # 投影在 xy 平面


# 设置坐标轴标题和刻度
ax.set(xlabel='X',
       ylabel='Y',
       zlabel='Z',
       xticks=np.arange(0, 4, 0.5),
       yticks=np.arange(0, 4, 0.5),
       zticks=np.arange(0, 4, 0.5)
      )

# 调整视角
ax.view_init(elev=20,    # 仰角
             azim=45    # 方位角
            )
         
# 显示图形
plt.show()

图形：

 2、多子图不同视角

# 定义数据 
x = np.array([0, 1, 2])
y = np.array([0, 1, 2])
z = np.array([0, 1, 2])

# --------------------------------------- 定义绘图函数 -----------------------------------
def point3d(ax, theta1, theta2):
    # 绘制 3D 散点
    points = ax.scatter(xs=x,    # x 轴坐标
                        ys=y,    # y 轴坐标
                        zs=z,    # z 轴坐标
                        zdir='z',    # 
                        c='r',    # color
                        s=70,    # size
                       )

    # 点在 3 个坐标平面上的投影
    ax.scatter(0, y, z, zdir='z', c='green', s=z*28 )    # 投影在 yz 平面
    ax.scatter(x, 0, z, zdir='z', c='gray', s=z*28 )    # 投影在 xz 平面
    ax.scatter(x, y, 0, zdir='z', c='cyan', s=z*28 )    # 投影在 xy 平面


    # 设置坐标轴标题和刻度
    ax.set(xlabel='X',
           ylabel='Y',
           zlabel='Z',
           xticks=np.arange(0, 4, 0.5),
           yticks=np.arange(0, 4, 0.5),
           zticks=np.arange(0, 4, 0.5)
          )

    # 调整视角
    ax.view_init(elev=theta1,    # 仰角
                 azim=theta2    # 方位角
                )
    
# --------------------------------------- 创建画布，划分子图 -----------------------------------
# 使图表元素中正常显示中文
mpl.rcParams['font.sans-serif'] = 'SimHei'
# 使坐标轴刻度标签正常显示负号
mpl.rcParams['axes.unicode_minus'] = False

# 创建画布
fig = plt.figure(figsize=(32, 28),
                 facecolor='lightyellow'
                )

# 创建 3D 坐标系
axes = fig.subplots(nrows=4,
                    ncols=4,
                    subplot_kw=dict(fc='whitesmoke',
                                    projection='3d',
                                   ),
                 )


# --------------------------------------- 调用函数，绘制图形 -----------------------------------
elevs = [0, 10, 20, 30]
azims = [0, 30, 45, 60]    

for i, theta1 in enumerate(elevs):
    for j, theta2 in enumerate(azims):
        ax = axes[i, j]
        point3d(ax, theta1, theta2)
        ax.set_title(f'仰角：{theta1}  方位角：{theta2}')

         
# 显示图形
plt.show()

图形：

 

软件信息：