Matplotlibで等高線図のカラーバーに表示範囲（vmin・vmax）を設定する方法

Matplotlibで等高線図（コンタープロット）のカラーバーに表示範囲（下限値・上限値）を設定したい場合、vmin と vmax を組み合わせて ScalarMappable を使うのが効果的です。この記事では、具体的な手順とサンプルコードをわかりやすく解説します。

カラーバーに範囲を設定する手順

• 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。
• NumPy を使って x 軸・y 軸のデータポイントを作成します。
• x と y をもとにデータを生成します。
• 座標ベクトルから座標行列（メッシュグリッド）を作成します。
• vmin と vmax を初期化し、カラーバーの下限・上限を指定します。
• contourf() メソッドで塗りつぶし等高線を描画します。
• ScalarMappable を使用して、vmin〜vmax の範囲内でカラーバーを作成します。
• show() メソッドで図を表示します。

サンプルコード

from matplotlib import pyplot as plt
import numpy as np
from matplotlib.cm import ScalarMappable

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

x = np.arange(20)
y = np.arange(20)

data = x[:, None] + y[None, :]
X, Y = np.meshgrid(x, y)

vmin = 0
vmax = 15

fig, ax = plt.subplots()

qcs = ax.contourf(
    X, Y, data,
    vmin=vmin, vmax=vmax
)

fig.colorbar(
    ScalarMappable(norm=qcs.norm, cmap=qcs.cmap),
    ticks=range(vmin, vmax+5, 5)
)

plt.show()

実行結果

上記のコードを実行すると、0〜15 の範囲に制限されたカラーバーが表示されます。元のデータの最大値は 38 ですが、カラーバーの目盛りは vmin=0 から vmax=15 の間に固定され、5 刻みの目盛りが自動的に配置されます。

この手法のポイントは、fig.colorbar() に等高線オブジェクトを直接渡す代わりに、qcs.norm と qcs.cmap を利用して ScalarMappable を作成している点です。これにより、等高線図自体の色分けとカラーバーのスケールを一致させたまま、カラーバー単体の表示範囲を自由にコントロールできます。