利用Python matplotlib繪製風能玫瑰圖

import pandas as pd
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
import matplotlib as mpl

plt.rcParams['font.sans-serif']=['SimHei'] #顯示中文
plt.rcParams['axes.unicode_minus']=False #顯示負號

filename=r'E:python總結範例資料matplotlib畫玫瑰圖Sta_WLS7-4880-0420-0728.xlsx'
datat=pd.read_excel(filename,sheet_name='原始資料')
datat.columns

# 提取繪圖的風速風向資料，並進行簡單的刪除空值處理
dt=datat.loc[:,('90m Wind Speed (m/s)','90m Wind Direction (�)')] #提取90m高度的風速和風向
dt=dt.dropna() #刪除空值

mx=np.ceil(max(dt['90m Wind Speed (m/s)'])) #風速最大值向上取整

ct0=np.array(np.arange(0,361,22.5)) #劃分風向的區間，22.5度一個區間
ct1=np.array(np.arange(0,mx+2,2)) #劃分風速的區間，2米一個區間

#將風速和風向進行區間劃分
dt['wd']=pd.cut(dt['90m Wind Direction (�)'],ct0) 
dt['ws']=pd.cut(dt['90m Wind Speed (m/s)'],ct1) 

#計算各區間段資料量，輸出結果為層次化索引序列
count=dt['90m Wind Speed (m/s)'].groupby([dt['ws'],dt['wd']]).count() 
data=count.unstack() #將層次化索引轉化為表格

n=16 #繪製的磁區的個數，與上面角度的區間劃分一致的
theta=np.linspace(0,2*np.pi,n,endpoint=False) #獲取16個方向的角度值
width=np.pi*1.5/n #設定扇形的寬度
#設定角度對應的標籤
labels=list(['N','','45','','E','','135','','S','','225','','W','','315',''])

fig=plt.figure() #新建畫布
ax=fig.add_axes([0.1,0.1,0.7,0.7],projection='polar') #在畫布新增一個極座標圖，即玫瑰圖
ax1=fig.add_axes([0.8,0.1,0.03,0.7]) #在畫布裡面新增顏色條，分別對應左，下，寬，高

#根據劃分的風速段個數來進行顏色設定
colors=['blue','orange','forestgreen','tomato','violet','red','m','yellow','gray'] 
cmap=mpl.colors.ListedColormap(colors)
norm=mpl.colors.BoundaryNorm(ct1,cmap.N)

for i in range(0,len(data.index)):
 idx=data.index[i]
 rad=data.loc[idx]
 #畫玫瑰柱狀圖，由此類推，可以畫雷達圖，氣泡圖等等，只要將bar改成對應的圖就可以
 ax.bar(theta,rad,width=width,bottom=100,label=idx,tick_label=labels,color=colors[i]) 
 
ax.set_theta_zero_location('N') #設定0度正北方向
ax.set_theta_direction(-1) #設定順時針方向繪圖
ax.set_title('風玫瑰圖',fontsize=16)
ax.tick_params(labelsize=15) 
ax.set_yticks([200,500,1000,1500]) #預設的y軸出現的頻數，也可設定為空
cb=mpl.colorbar.ColorbarBase(ax1,cmap=cmap,norm=norm) #設定顏色條
cb.ax.tick_params(labelsize=14) #設定顏色條字型和大小

data_0=dt['90m Wind Speed (m/s)'].groupby(dt['wd']).count() #計算每一個風向段的風速頻次

ax=plt.subplot(111,projection='polar') #建立極座標系
bars=ax.bar(theta,data_0,width=width,bottom=0.0)

#為每個柱子配顏色，有兩種方法，一種是一個柱子設定一個顏色，根據柱子的個數設定顏色的個數
#另一種是用連續色彩的對映，第二種方法需要將畫圖資料歸一化到0-1之間
mm=max(data_0)
for r,bar in zip(data_0,bars):
 bar.set_facecolor(plt.cm.viridis(r/mm)) #設定數值對映的顏色
 bar.set_alpha(0.8) #設定顏色透明度
 
ax.set_theta_zero_location('N') #設定0度正北方向
ax.set_theta_direction(-1) #設定順時針方向繪圖
ax.set_title('風向玫瑰圖',fontsize=16)
ax.tick_params(labelsize=13) 
ax.set_yticks([500,1000,2000,4000]) #預設的y軸出現的頻數，也可設定為空