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등치선은 공간상에 분포하는 동일한 값을 가지는 인접한 지점을 연속적으로 이어 구성한 선입니다. 대기 확산 모델을 시각화하기 위한 매우 효과적인 방법입니다.

아래의 그림은 contour 그래프를 구성하기 위한 코드로써 작성한 예제에 대한 결과입니다.

위의 결과를 위해서는 먼저 시각화 대상이 되는 데이터가 필요합니다. 공간상에 균일하게 분포하는 값에 대한 데이터인데요. 데이터 구성을 위한 코드는 다음과 같습니다.

import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.tri as tri
import numpy as np

npts = 100
x = np.random.uniform(-2, 2, npts)
y = np.random.uniform(-2, 2, npts)
z = x * np.exp(-x**2 - y**2)

ngridx = 100
ngridy = 100
xi = np.linspace(-2.2, 2.2, ngridx)
yi = np.linspace(-2.2, 2.2, ngridy)

triang = tri.Triangulation(x, y)
interpolator = tri.LinearTriInterpolator(triang, z)
Xi, Yi = np.meshgrid(xi, yi)
zi = interpolator(Xi, Yi)

위의 코드를 통해 2차원(x, y) 공간 상에 분포하는 값(z)으로 변수 xi, yi, zi를 얻게 됩니다. 이 3개의 변수를 이용해 등치선을 표현할 수 있는데, 그 코드는 다음과 같습니다.

plt.contour(xi, yi, zi, levels=15, linewidths=0.5, colors='k')

cntr = plt.contourf(xi, yi, zi, levels=15, cmap="RdBu_r")
plt.colorbar(cntr)
plt.plot(x, y, 'ko', ms=3)

plt.show()

위의 코드 중 1번이 지정한 levels 수에 맞게 등치선(검정색 선)을 표현하며, 3번 코드는 등치값들을 포함하는 영역을 지정한 levels 수에 맞게 표현하는 코드입니다.

matplotlib는 강력한 그래프 출력을 위한 라이브러리이고, 다양한 환경과 언어에서 지원됩니다. 그래프는 어떤 정보를 전달하기 위한 목적을 가지므로, 전달하고자 하는 내용을 효과적으로 표기할 수 있어야 하는데요. matplotlib에서는 텍스트나 화살표와 같은 지시선 등을 그래프 상에 표기할 수 있습니다.

아래의 코드는 그래프 위에 일반적인 텍스트와 지시선을 표기하는 파이썬의 코드입니다.

import matplotlib.pyplot as plt

plt.tight_layout()
plt.axis([0,100,0,100])
plt.plot(20, 20, "bs")
plt.plot(50, 50, "bs")
plt.plot(80, 80, "bs")


plt.annotate('중앙값', xy=(50, 50), xytext=(50,20),
            fontsize=14, ha='center',
            arrowprops=dict(facecolor='black', width=1, shrink=0.1, headwidth=10))

plt.text(25, 80, '상자 속에 글자', fontsize=24, bbox=dict(boxstyle='square', color='lightgray'))

plt.show()

결과는 다음과 같습니다.

파이썬에서 matplotlib에서 사용하는 기본 폰트가 영문이므로, 아래처럼 원하는 한글 폰트를 직접 지정하여 한글을 표기할 수 있습니다. 아래의 코드는 그래프를 출력하기 이전인 위의 코드에서 2번줄에 추가하면 됩니다.

from matplotlib import font_manager

font_fname = 'C:/Users/Dip2K/AppData/Local/Microsoft/Windows/Fonts/XOU_XWA.ttf'
font_family = font_manager.FontProperties(fname=font_fname).get_name()
print(font_family)
plt.rcParams["font.family"] = font_family