matplotlibでの海流図の描画について

Question

前提・実現したいこと

python上で、海流のシミュレーションをして、matplotlibにて描画したいと思っています。
具体的には、海上に浮かぶ氷山の動きを時間とともに描画したいと思っています。

私はpythonどころかプログラミング自体が初心者の状態です。
正直なにから手を付ければいいのかわかりません。

githubで海流の動きのプログラムを探してみましたが、参考になりそうなものがなくお手上げ状態です。
初心な質問で申し訳ありませんが、コード自体の作成法、matplotlibでの描画ツールは何をつかうのが相応しいのか等、これからなにをすればいいのかご教授できませんでしょうか。

発生している問題・エラーメッセージ

エラーメッセージ

該当のソースコード

ソースコード

試したこと

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ここにより詳細な情報を記載してください。

Answer 1

海流のシミュレーションの結果としてどのような形式でデータが得られるのでしょうか。
得られるデータの形式によって、適した可視化方法 (グラフの種類) も変わってくるのでそこをまず検討する必要があります。

手順としては次のようになるのではないでしょうか。

1. 海流をシミュレーションするモデル (数式) を作成
2. シミュレーションを実行するプログラムを作成する。(数値計算なので、numpy を使用)
3. 計算結果を matplotlib で可視化する。

具体的な方法については「海流のシミュレーションするモデル」がわからないため、申し上げられません。

例えば、matplotlib では以下のようにベクトル図を作成することができます。

Streamplot — Matplotlib 3.1.1 documentation

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

Y, X = np.mgrid[-3:3:100j, -3:3:100j]
U = -1 - X ** 2 + Y
V = 1 + X - Y ** 2

fig, ax = plt.subplots()
ax.set_aspect("equal")
ax.streamplot(X, Y, U, V, linewidth=2)

plt.show()

Comments

[anemonebreak]

モデル、というものがいまいち分かっておらず、抽象的な説明になります。
大型の船舶と大質量の氷山の衝突をシミュレーションし、matplotlibで描画したいと思っています。映画タイタニックのようなものを想像していただいて結構です。
正確には衝突までの海流上の二点の動きを物理的にシミュレーションしたいと思っています。

また、質問になるのですが、このベクトル図からアニメーションとして描画することは可能でしょうか、
説明も曖昧で申し訳ありません。

[tiitoi]

> このベクトル図からアニメーションとして描画することは可能でしょうか、

回答のコードはアニメーションではありませんが、matplotlib は各種類のグラフは全部アニメーションにすることもできます。
http://pynote.hatenablog.com/entry/matplotlib-animation

動く点 (氷山) が1つならアニメーションでなく折れ線グラフでもよいと思います。

> モデル、というものがいまいち分かっておらず、抽象的な説明になります。

「海流の動きを物理的にシミュレーションしたい」とのことなので、なんらかの数式で表されるわけですよね。それをモデルといっています。
どのような数式で表されるのかはプログラミングの範疇外の話なので、関連する書籍や論文を読んで理解しておく必要があります。

プログラミングが関係するのはその数式で実際に計算を行うところからになります。
Python でやるのであれば、計算は numpy、描画は matplotlib を使えばよいでしょう。
まずは数式が用意できないとプログラミングする段階にいけません。

[anemonebreak]

丁寧にありがとうございます。
動く点(氷山)の海流運動方程式自分でを作ってからプログラミングを始める、ということですね。

非常に参考になりました。本当にありがとうございました。