pgfplots를 사용한 기후 그래프(기후 다이어그램)

Question

나는 를 사용하여 기후 그래프(기후 도표)를 만들고 싶지만 pgfplots이 그래프에는 축 크기 조정에 대한 몇 가지 특별한 규칙(약 50년 전에 Walter와 Lieth가 정의함)이 있는데 를 사용하여 실현하는 방법을 전혀 모릅니다. pgfplots왜냐하면 두 번째 y축은 스케일링은 사이에서 변경될 수 있으며 두 y축의 스케일링은 서로 결합됩니다. 아래 예.

규칙: 왼쪽 y축(온도 T)은 영하의 온도가 없으면 영점에서 시작하여 10°C 단위로 확장되고, 그렇지 않으면 영하 10°C 단위로 확장됩니다. 이것은 여전히 ​​쉬운 부분이고(할 수 있습니다) 이제 어려운 부분입니다. 오른쪽 y축(비의 양)은 최대 300mm까지 T 값의 두 배로 확장됩니다. 그러나 300mm 이상의 비가 오면 100mm부터 시작하여 200mm 단위로 크기가 조정됩니다. 오른쪽 축은 절대 0 아래로 내려가지 않습니다.

내 질문은: 입력 값에 따라 축 크기 조정을 동적으로 변경하고 축을 서로 연결하는 데 사용해야 하는 명령은 무엇입니까? {x,y}{min,max}, tick그리고 친구만으로는 충분하지 않습니다. 나는 pgfplots를 사용하여 플롯을 그리는 기본 사항을 알고 있지만 이러한 동적 스케일링 접근 방식을 어디서 시작해야 하는지, 이 중 얼마나 많은 부분을 자체 코드로 계산해야 하는지, 얼마나 많은 pgfplots작업을 수행할 수 있는지 전혀 모릅니다 . 예를 들어, 최대값을 찾기 위해 어떻게든 입력 데이터를 구문 분석해야 했지만 pgfplots.

작업할 내용을 갖기 위해 첫 번째 예의 데이터는 다음과 같습니다.

#bombay.txt
#M T/°C N/mm
 1 23.9    3
 2 23.9    3
 3 26.1    3
 4 28.1    2
 5 29.7   18
 6 28.9  485
 7 27.2  617
 8 27.0  340
 9 27.0  264
10 28.1   64
11 27.2   13
12 25.6    3

그리고 이것이 코드 방식으로 얻은 방법이지만 지금은 어떻게 진행해야 할지 모르겠습니다(색상, 선 스타일, 그리드 등은 지금은 중요하지 않습니다. 혼자서 할 수 있습니다. 축 스케일링/커플링이 문제입니다):

\documentclass{standalone}
\usepackage{pgfplots} \pgfplotsset{compat=newest}
\usepackage{siunitx}
\begin{document}
\begin{tikzpicture}
  \def\filename{bombay.txt}
  \def\monthnames{{"J","F","Mar","A","May","Jun","Jul","A","S","O","N","D"}}
  \begin{axis}[
        ylabel={Temperature in \si{\celsius}},
        tick pos=left,
        xticklabel={\pgfmathparse{\monthnames[Mod(\tick-1,12)]}\pgfmathresult},
        xmin=1, xmax=12,
        ymin=0, ytick={0,10,20,30,40,50}]
    \addplot+[red, mark=none] table [x index=0, y index=1] {\filename};
  \end{axis}
    \begin{axis}[
        ylabel={Rain in \si{\milli\metre}},
        axis y line*=right,
        hide x axis,
        xmin=1, xmax=12, ymin=0]
    \addplot+[blue, mark=none] table [x index=0, y index=2] {\filename};
  \end{axis}
\end{tikzpicture}
\end{document}

예 1: 비 축의 스케일링 변경(> 300mm 때문에), T > 0만

예 2: 비 축은 항상 < 300mm이기 때문에 스케일링을 변경하지 않습니다. T < 0.

Answer 1

필요한 것은 스타일 설정으로 가능합니다.

• 비 축에 대한 비선형 변환을 구성합니다.
• 두 y축에 대해 적합한(결합된) 축 제한을 계산합니다.
• 두 y축 모두에 적합한(결합된) 단위를 계산합니다.
• 두 축의 시작/끝 위치를 결정하려면 수동 입력이 필요합니다. 귀하의 사용 사례에서 제가 이해한 바에 따르면 이 입력은 최소 온도와 최대 강수량으로 구성됩니다(다른 한도는 항상 암시적으로 바인딩됩니다).

나는 다음과 같은 고급 프로토타입에 도달했습니다.

\documentclass{standalone}
\usepackage{pgfplots} 
\pgfplotsset{compat=1.9}

  % The following \pgfplotsset macro defines a *manual* wheather
  % visualization system which couples temperature and rain axis.
  \pgfplotsset{
     rain trafo/.style={
        y coord trafo/.code={%
            \pgfmathparse{##1 > 100 ? 100 + 0.1*(##1 - 100) : ##1}%
        },%
        y coord inv trafo/.code={%
            \pgfmathparse{##1 > 100 ? 100 + 10*(##1 - 100) : ##1}%
        },%
        %
        % configure the allowed tick positions for the rain
        % (UNTRANSFORMED!):
        ytick={0,20,...,100,300,500,...,1000},
     },
     %
     /wheather/temp min/.initial=,
     /wheather/rain max/.initial=,
     %
     % USAGE: \pgfkeys{/wheather/set up={temp min=<min temperature>, rain max=<max rain axis value>}
     % It will set up two styles "temp axis" and "rain axis". These
     % styles will contain suitable axis limits and unit scales.
     /wheather/set up/.code={%
        \pgfkeysalso{/wheather/.cd,#1}%
        %
        % these values are supposed to be given:
        \pgfkeysgetvalue{/wheather/rain max}\rainMax
        \pgfkeysgetvalue{/wheather/temp min}\temperatureMin
        %
        % make sure they are given!
        \ifx\rainMax\empty
            \PackageError{wheather}{Please provide 'rain max=MAX RAIN VALUE IN AXIS'}{}%
        \fi
        \ifx\temperatureMin\empty
            \PackageError{wheather}{Please provide 'temp min=MIN TEMPERATURE VALUE IN AXIS'}{}%
        \fi
        %
        % now, compute the MISSING values. These are rain min and
        % temperature max....
        \begingroup
        % do this in a group such that 'rain trafo' is only applied
        % within the group...
        % 
        % store it - just in case 'y coord trafo' is empty.
        \let\pgfmathresult=\rainMax
        %
        \pgfplotsset{rain trafo,y coord trafo={\rainMax}}%
        \global\let\rainMaxTransformed=\pgfmathresult
        \pgfmathparse{\pgfmathresult /2}%
        \global\let\temperatureMax=\pgfmathresult
        \endgroup
        %
        \pgfmathparse{2*(\pgfkeysvalueof{/wheather/temp min})}%
        \let\rainMin=\pgfmathresult
        %
        % now we want to compute a suitable axis scale for both axes.
        % To this end, we scale them such that they fit into the value
        % of  \axisdefaultheight :
        \pgfmathparse{\axisdefaultheight/(\temperatureMax-\temperatureMin)}%
        \let\temperatureUnit=\pgfmathresult
        %
        \pgfmathparse{\axisdefaultheight/(\rainMaxTransformed-\rainMin)}%
        \let\rainUnit=\pgfmathresult
        %
        % OK, compute the result:
        \pgfplotsset{%
            set layers,
            %
            % this is to be used for the temperature axis:
             temp axis/.style={
                y=\temperatureUnit,
                ymin=\temperatureMin,
                ymax=\temperatureMax,
                %
                % configure the allowed tick positions for a temperature:
                ytick={-40,-30,-20,...,140},
                % ... but only show the *label* for "small"
                % temperatures:
                yticklabel={%
                    \ifdim\tick pt<45pt 
                        \pgfmathprintnumber\tick
                    \fi
                },
                ylabel={Temperature},
                %tick pos=left,% seems to fail for 'axis x line=middle'!?
                %
                % configure the x axis:
                axis x line*=middle,
                xmin=1, xmax=12,
                xtick={1,2,...,12},
                xticklabels={J,F,M,A,M,J,J,A,S,O,N,D},
                x tick label as interval,
                grid=major,
             },
             %
             % ... and this is to be used for the rain axis:
             rain axis/.style={
                y=\rainUnit,
                ymin=\rainMin,
                ymax=\rainMax,
                % this range will be overwritten by 'rain trafo' if it
                % is active:
                ytick={0,20,...,400},
                rain trafo,
                yticklabel style={/pgf/number format/precision=0},
                ylabel={Rain},
                axis y line*=right,
                hide x axis,
                xmin=1, xmax=12,
             },
        }%
     },
  }

\begin{filecontents}{bombay.txt}
#bombay.txt
#M T/°C N/mm
 1 23.9    3
 2 23.9    3
 3 26.1    3
 4 28.1    2
 5 29.7   18
 6 28.9  485
 7 27.2  617
 8 27.0  340
 9 27.0  264
10 28.1   64
11 27.2   13
12 25.6    3
\end{filecontents}

\begin{filecontents}{moskow.txt}
#M T/°C N/mm
 1 -10.9    30
 2 -12.9    23
 3 -6.1    30
 4 3.1    40
 5 6.7   50
 6 15.9  60
 7 20.2  61
 8 22.0  50
 9 17.0  45
10 10.1   20
11 3.2   22
12 -9.6    25
\end{filecontents}

\begin{document}
\begin{tikzpicture}

  \pgfplotsset{/wheather/set up={temp min=0, rain max=800}}

  \def\filename{bombay.txt}

  \begin{axis}[
        temp axis,
    ]
    \addplot+[red, mark=none] table [x index=0, y index=1] {\filename};
  \end{axis}
    \begin{axis}[
        rain axis,
    ]
    \addplot+[blue, mark=none] table [x index=0, y index=2] {\filename};
  \end{axis}
\end{tikzpicture}

\begin{tikzpicture}

  \pgfplotsset{
     *clear* the nonlinear rain trafo. We do not want it here:
     rain trafo/.style=,
     /wheather/set up={temp min=-20, rain max=160},
  }

  \def\filename{moskow.txt}

  \begin{axis}[
        temp axis,
    ]
    \addplot+[red, mark=none] table [x index=0, y index=1] {\filename};
  \end{axis}
    \begin{axis}[
        rain axis,
    ]
    \addplot+[blue, mark=none] table [x index=0, y index=2] {\filename};
  \end{axis}
\end{tikzpicture}
\end{document}

나는 그것이 몇 가지 항목(주로 서식 지정 및 채우기 경로)이 남아 있지만 이미 꽤 좋다고 생각합니다.

그리고 pgfplots에는 실제로 "누락된 기능"인 미해결 문제가 하나 있습니다. 작성하자마자 axis x line=middlepgfplots는 첫 번째 및 마지막 틱 레이블을 표시하지 않습니다. 이 응용 프로그램에는 매우 불행합니다. 나는 그것을 pgfplots의 할일 목록에 포함시킬 것입니다. 이 문제를 해결하려면 실행을 취소해야 할 수도 있습니다 axis x line=middle. x 틱을 간격으로 표시한다는 것은 n 틱 위치에 대해 n-1 틱 레이블이 있다는 것을 의미합니다. 즉, 어떻게든 1월의 데이터 포인트를 복제해야 할 수도 있습니다.