从数据绘制 3D 表面

Question

我已经编写了 C++ 代码来对 PDE 进行数值求解。我想绘制结果。我已将数据输出到 ascii 文件，作为 3 列数字。 x 坐标、y 坐标和 z 坐标。这可能看起来像

0.01 7 -3
-12 1.2 -0.24
...

我经常有超过 1000 个数据点。我想绘制一个曲面。我能够在 R 和 Octave 中加载数据。在 R scatterplot3D 中工作，在八度 plot3 中工作。但是，我希望生成一个曲面，而不是不同的点 (scatterplot3d) 或曲线 (plot3)。我正在努力让网格或冲浪从八度音程的数据中工作。我正在寻找一种使用八度、R、C++ 或任何其他程序在 3D space 中绘制表面的简单方法。

Answer 1

您可以将数据强制转换为正确的格式，以便使用基本 R 函数 persp 进行绘图。这需要一个包含唯一 x 值的向量、一个包含唯一 y 值的向量和一个包含 length(unique(x)) x length(unique(y)) 矩阵的 z 值矩阵。

假设您的数据如下所示：

x    <- y <- seq(-pi, pi, length = 20)
df   <- expand.grid(x = x, y = y)
df$z <- cos(df$x) + sin(df$y)

head(df)
#>           x         y           z
#> 1 -3.141593 -3.141593 -1.00000000
#> 2 -2.810899 -3.141593 -0.94581724
#> 3 -2.480205 -3.141593 -0.78914051
#> 4 -2.149511 -3.141593 -0.54694816
#> 5 -1.818817 -3.141593 -0.24548549
#> 6 -1.488123 -3.141593  0.08257935

然后你可以像这样创建一个矩阵：

z <- tapply(df$z, list(df$x, df$y), mean)

所以你的情节应该是这样的：

persp(unique(df$x), unique(df$y), z, 
      col = "gold", theta = 45, shade = 0.75, ltheta = 90)

如果您的 x 和 y co-ordinates 没有很好地对齐，那么更通用的方法是：

z <- tapply(df$z, list(cut(df$x, 20), cut(df$y, 20)), mean, na.rm = TRUE)

persp(as.numeric(factor(levels(cut(df$x, 20)), levels(cut(df$x, 20)))), 
      as.numeric(factor(levels(cut(df$y, 20)), levels(cut(df$y, 20)))), 
      z, col = "gold", theta = 45, shade = 0.75, ltheta = 90, xlab = "x", 
      ylab = "y")

从数据绘制 3D 表面

Plotting a 3D surface from data

c++

plot

r

octave

dataframe