Matplotlibの2D等高線図で任意のレベルの等高線を追加する方法

Matplotlibを使って2D等高線図（コンタープロット）に追加の等高線を描画するには、contour()メソッドに表示したいレベル値のリストを指定します。以下の手順で実装できます。

実装手順

• 図のサイズを設定し、サブプロット間および周囲の余白（パディング）を調整します。

• xとyからzのデータポイントを取得する関数 f(x, y) を定義します。

• NumPyを使ってxとyのデータポイントを作成します。

• NumPyで等高線のレベル値のリストを作成します。

• contour()メソッドを使って等高線図を作成します。このとき、levels引数にレベルのリストを渡すことで、描画する等高線を細かく制御できます。

• clabel()メソッドで等高線にラベルを付け、title()メソッドでグラフのタイトルを設定します。

• 図を表示するには、show()メソッドを使用します。

コード例

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

plt.rcParams["figure.figsize"] = [7.50, 3.50]
plt.rcParams["figure.autolayout"] = True

def f(x, y):
    return np.sin(x) ** 10 + np.cos(10 + y * x) * np.cos(x)

x = np.linspace(0, 5, 50)
y = np.linspace(0, 5, 40)

X, Y = np.meshgrid(x, y)
Z = f(X, Y)
levels = np.arange(-1.0, 1.5, 0.25)
CS = plt.contour(X, Y, Z, levels=levels)

plt.clabel(CS, inline=1, fontsize=10)

plt.title('levels = {}'.format(levels.tolist()))

plt.show()

出力結果

このコードでは、np.arange(-1.0, 1.5, 0.25)により-1.0から1.25まで0.25刻みのレベル値が生成され、その各値に対応する等高線が描画されます。clabel()のinline=Trueオプションを指定すると、ラベルが等高線の線上に埋め込まれて表示され、見やすいグラフになります。レベル値を変更すれば、より密な等高線や特定の値だけの等高線を自由に追加できます。