如何使用Matplotlib在3D曲面图上绘制置信区间上下界

完全可以实现类似2D填充效果的3D置信区间展示，这里提供两种常用的实现思路，可根据展示需求选择：

方案1：半透明上下界曲面叠加 #

这是最简洁的实现方式，直接绘制主曲面、上界曲面、下界曲面，将上下界曲面的透明度调低，就能直观展示区间范围，修改后的完整代码如下：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D
from matplotlib import cm
from matplotlib.ticker import LinearLocator, FormatStrFormatter

interval = np.random.normal(0, 1, size=(100, 100))

x = np.arange(0.1,1.1,0.01)
y = np.linspace(-np.pi,np.pi,100)

X,Y = np.meshgrid(x,y)
result = []
for i,j in zip(X,Y):
    result.append(np.log(i)+np.sin(j))
result = np.array(result)
upper_bound = result + interval
lower_bound = result - interval

fig = plt.figure()
fig.set_figwidth(20)
fig.set_figheight(6)
ax = fig.gca(projection='3d')
# 绘制主结果曲面
surf = ax.plot_surface(X, Y, result, cmap=cm.Blues, alpha=0.8)
# 绘制半透明置信区间上下界曲面
ax.plot_surface(X, Y, upper_bound, color='lightgray', alpha=0.2)
ax.plot_surface(X, Y, lower_bound, color='lightgray', alpha=0.2)

ax.zaxis.set_major_locator(LinearLocator(10))
ax.zaxis.set_major_formatter(FormatStrFormatter('%.02f'))
fig.colorbar(surf, shrink=0.5, aspect=5)
plt.show()

方案2：带侧面围挡的封闭区间填充 #

如果想要更接近2D填充的封闭效果，可以额外绘制上下界曲面之间的四个侧边，形成封闭的半透明区间体，展示效果更清晰。在方案1代码的基础上，绘制完三个曲面后添加以下代码即可：

# 绘制y最小值方向的侧边
ax.plot_surface(X[:, 0:1], Y[:, 0:1], np.linspace(lower_bound[:,0], upper_bound[:,0], 100).T, color='lightgray', alpha=0.2)
# 绘制y最大值方向的侧边
ax.plot_surface(X[:, -1:], Y[:, -1:], np.linspace(lower_bound[:,-1], upper_bound[:,-1], 100).T, color='lightgray', alpha=0.2)
# 绘制x最小值方向的侧边
ax.plot_surface(X[0:1, :], Y[0:1, :], np.linspace(lower_bound[0,:], upper_bound[0,:], 100), color='lightgray', alpha=0.2)
# 绘制x最大值方向的侧边
ax.plot_surface(X[-1:, :], Y[-1:, :], np.linspace(lower_bound[-1,:], upper_bound[-1,:], 100), color='lightgray', alpha=0.2)

可调整的参数说明：

• 修改alpha参数可以调整半透明效果的强弱，避免遮挡主曲面
• 修改color或cmap参数可以调整配色，适配不同的展示风格
• 不需要围挡时直接删除对应侧边绘制代码即可

内容的提问来源于stack exchange，提问作者John_maddon