Kiko Correoso

Manual de introducción a matplotlib.pyplot (I): Primeros pasos

Esto pretende ser un tutorial del módulo pyplot de la librería matplotlib. El tutorial lo dividiremos de la siguiente forma (que podrá ir cambiando a medida que vayamos avanzando).

  1. Primeros pasos
  2. Creando ventanas, manejando ventanas y configurando la sesión
  3. Configuración del gráfico
  4. Tipos de gráfico I
  5. Tipos de gráfico II
  6. Tipos de gráfico III
  7. Tipos de gráfico IV
  8. Texto y anotaciones (arrow, annotate, table, text…)
  9. Herramientas estadísticas (acorr, cohere, csd,  psd, specgram, spy, xcorr, …)
  10. Eventos e interactividad (connect, disconnect, ginput, waitforbuttonpress…)
  11. Miscelánea

[Para este tutorial se ha usado python 2.7.1, ipython 0.11, numpy 1.6.1 y matplotlib 1.1.0]
En todo momento supondremos que se ha iniciado la sesión y se ha hecho
[sourcecode language=”python”]
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
[/sourcecode]
Para empezar diremos que hay tres formas de usar la librería Matplotlib:

  • La podemos usar desde python usando el módulo pylab. El módulo pylab pretende mostrar un entorno de trabajo parecido al de matlab mezclando las librerías numpy y matplotlib. Es la forma menos pythónica de usar matplotlib y se obtiene usando

[sourcecode language=”python”]
from pylab import *
[/sourcecode]
Normalmente solo se recomienda para hacer pruebas rápidas desde la línea de comandos.

  • Una segunda forma, que es la que veremos en este tutorial, es usando el módulo pyplot.

[sourcecode language=”python”]
import matplotlib.pyplot as plt
[/sourcecode]

  • Por último, la forma más recomendable y pythónica, pero más compleja, sería usar matplotlib mediante la interfaz orientada a objetos. Cuando se programa con matplotlib, no mientras se trabaja interactivamente, esta es la forma que permite tener más control sobre el código. Quizá veamos esto en el futuro si alguno nos animamos/os animáis a escribir sobre ello.

Absolutamente todo lo que vamos a usar en este tutorial y que está relacionado con matplotlib.pyplot lo podréis encontrar documentado y detallado aquí. Como he comentado, todo lo que vamos a ver está en el anterior enlace, pero no todo lo que está en el anterior enlace lo vamos a ver. Por ejemplo, en el índice veréis que he tachado los puntos 9 y 10, las funciones estadísticas y las funciones que permiten meter algo de interactividad en los gráficos dentro de pyplot. Las funciones estadísticas incluidas son pocas, algunas son complejas y muy específicas y las veo poco coherentes como grupo dentro de pyplot, para ello ya tenemos scipy y estas funciones estarían mejor ahí para separar lo que es ‘gráficar’ (en español de Sudámerica existe la palabra) de lo que es analizar datos. Para interactividad con los gráficos tenemos el módulo matplotlib.widgets, muchísimo más completo.
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Ejemplo de uso de Basemap y NetCDF4

Continuando lo que enseñó Juanlu en la anterior entrada vamos a mostrar líneas de nivel y temperatura del aire en la superficie, en este caso la presión al nivel del mar del día 01 de enero de 2012 a las 00.00 UTC según los datos extraídos del reanálisis NCEP/NCAR, sobre un mapa con la ayuda de la librería Basemap.
Como los datos del reanálisis NCEP/NCAR vienen en formato netCDF usaremos la librería netcdf4-python. El formato netCDF es un estándar abierto y es ampliamente usado en temas de ciencias de la tierra, atmósfera, climatología, meteorología,… No es estrictamente necesario usar netcdf4-python para acceder a ficheros netCDF puesto que desde scipy tenéis esta funcionalidad. Pero bueno, yo uso esta por una serie de ventajas que veremos otro día.
En la presente entrada se ha usado python 2.7.2, numpy 1.6.1, matplotlib 1.1.0, netCDF4 0.9.7 y Basemap 1.0.2.
Primero de todo vamos a importar todo lo que necesitamos:
[sourcecode language=”python”]
## Importamos las librerías que nos hacen falta
import numpy as np
import netCDF4 as nc
import matplotlib.pyplot as plt
from mpl_toolkits import basemap as bm
[/sourcecode]
Los ficheros netCDF de presión al nivel del mar y de Temperatura del aire de la superficie los podéis descargar de aquí y aquí, respectivamente. Veréis un enlace que pone ‘FTP a copy of the file’, lo pincháis y guardáis en el mismo sitio donde tengáis el script que estamos haciendo en la presente entrada.
Una vez que tenemos los ficheros los podemos abrir usando la librería netCDF4-python:
[sourcecode language=”python”]
## Abrimos los ficheros de datos,
## el nombre de los ficheros lo tendréis que cambiar
## con el nombre de los ficheros que os habéis descargado
slp = nc.Dataset(‘X83.34.8.250.104.4.18.19.nc’) #slp por ‘sea level pressure’
tsfc = nc.Dataset(‘X83.34.8.250.104.4.15.31.nc’) #tsfc ‘por temperature at surface’
[/sourcecode]
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