Question

我正在用numpy和astropy用Python编写代码。在代码中，我希望创建通常类似于我的数据集的随机numpy数组。之后，我想将这些随机的球面坐标数组转换为笛卡尔坐标。不幸的是，我不断收到值错误，我完全为为什么发生这种情况感到困惑，我试图进行一些虚拟测试，例如它们是否具有相同的形状，所有数组的值都合理且具有相同的类型，等等。我被困住了。这是我的代码：

from astropy.coordinates import SkyCoord
from astropy import units as u
import numpy as np 

R   = 445 + np.random.randn(262615) 
print(np.shape(R))
dec = 2 + np.random.randn(262615)
print(np.shape(dec))
ra  = 150 + np.random.randn(262615)
print(np.shape(ra))
c   = np.zeros(262615) 
print(np.shape(c))


for i in range(262615):
    c[i] = SkyCoord(ra=ra[i]*u.degree,dec=dec[i]*u.degree,distance=R[i]*u.mpc)
    print(c[i])

这是我的错误消息：

PS C:\Users\sirep\Documents\C++ scripts> cd 'c:\Users\sirep\Documents\C++ scripts'; ${env:PYTHONIOENCODING}='UTF-8'; ${env:PYTHONUNBUFFERED}='1'; & 'C:\Users\sirep\Anaconda3\python.exe' 'c:\Users\sirep\.vscode\extensions\ms-python.python-2018.5.0\pythonFiles\PythonTools\visualstudio_py_launcher.py' 'c:\Users\sirep\Documents\C++ scripts' '57764' '34806ad9-833a-4524-8cd6-18ca4aa74f14' 'RedirectOutput,RedirectOutput' 'c:\Users\sirep\Documents\Python Scripts\sph2cart.py'
(262615,)
(262615,)
(262615,)
(262615,)
Traceback (most recent call last):
  File "c:\Users\sirep\Documents\Python Scripts\sph2cart.py", line 16, in <module>
    c[i] = SkyCoord(ra=ra[i]*u.degree,dec=dec[i]*u.degree,distance=R[i]*u.mpc)
ValueError: setting an array element with a sequence.

谢谢大家的光临！

Answer 1

我认为我应该将comment扩展为更长的答案，因为这里有些事情值得将来的读者解释和澄清。

您在your answer中写道：

我发现了我的错误。 SkyCoord返回x坐标，y坐标和z坐标的3个值。我试图将三个值分配给数组的单个元素。

这当然是正确的，但并不完全正确。在您的原始代码中，您有类似以下内容：

c = np.zeros(262615)

这已经有点麻烦了，因为您没有指定数据类型，但是默认情况下，数据类型为float64，这可能是许多应用程序想要的（肯定适用于此应用程序）。在任何情况下，键入Numpy数组都意味着，如果像原始代码中那样分配给数组的单个元素：

c[i] = SkyCoord(ra=ra[i]*u.degree,dec=dec[i]*u.degree,distance=R[i]*u.mpc)

您所分配的值最好是浮点数，或者至少是可以明确转换为浮点数的其他一些数字类型（例如int）。对于SkyCoord而言，这是不正确的，因为您已经注意到，它是三个维度的倍数。我的意思是，通常，如果您使用的是Numpy数组，则要注意它的dtype是什么以及要分配给它的元素的内容。对于更多任意对象，您更有可能会得到更清晰的错误，例如：

>>> c[0] = object()
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: float() argument must be a string or a number

仍然不是很好，但是至少表明它正在尝试调用float()将参数转换为浮点数。但是对于SkyCoord，您会得到不同的结果，因为SkyCoord可以是包含许多坐标的数组的容器，Numpy看到了这一点，而是尝试将其视为将值序列分配给标量，这是您得到的错误。

顺便说一句，在Numpy中也可以使用structured arrays创建更复杂的数组类型。这允许您创建(x, y, z)坐标数组，例如：

>>> c = np.zeros(262615, dtype=[('x', 'f8'), ('y', 'f8'), ('z', 'f8')])
>>> c
array([(0.0, 0.0, 0.0), (0.0, 0.0, 0.0), (0.0, 0.0, 0.0), ...,
       (0.0, 0.0, 0.0), (0.0, 0.0, 0.0), (0.0, 0.0, 0.0)],
      dtype=[('x', '<f8'), ('y', '<f8'), ('z', '<f8')])
>>> c[0]
(0.0, 0.0, 0.0)

尽管您不能直接将SkyCoord分配给这些值之一（从技术上讲，我认为SkyCoord被视为无坐标的，而不管您实例化了哪个坐标系，但是我可能是错误的），您可以分配例如：

>>> c[0] = SkyCoord(ra=ra[i]*u.degree,dec=dec[i]*u.degree,distance=R[i]*u.mpc).cartesian.xyz

但是，仍然没有必要，因为正如我在评论中提到并进一步解释in the docs，SkyCoord可以表示像这样的坐标数组：

>>> coords = SkyCoord(ra=ra*u.degree, dec=dec*u.degree, distance=R*u.mpc)

您可以将其全部转换为笛卡尔坐标，并为x，y和z坐标检索单独的数组，例如：

>>> x, y, z = coords.cartesian.xyz

这还有一个额外的优势，即使用最合适的长度尺寸（{Mcpc，因为这就是您输入的距离），坐标以Quantity的形式返回。但是，coords.cartesian本身实际上已经是(x, y, z)坐标的数组，就像上面的结构化数组示例一样（从技术上讲，它不是Numpy数组，但是它具有许多相同的方法，可以转换为一个喜欢）：

>>> coords.cartesian._values
array([(0.19718680211339326, 0.002173755110841713, 0.0021735811221131776),
       (0.6853033697941637, 0.005924402286034272, 0.004262079913938389),
       ...
      dtype=[('x', '<f8'), ('y', '<f8'), ('z', '<f8')])

但是这是一个不公开的内部属性，不应该使用（尽管我不确定为什么不公开此接口，因为它可能有用...）

最后，我将添加一个使用此接口的方法，它的速度要快得多，因为所有循环都是在C中进行矢量化数组操作的。任何时候，您在Python级别执行操作，例如分配给数组（{{1 }}或属性访问（c[i] = ...）会导致性能下降，因为需要将值从C转换为Python，然后再次转换回C。使用向量化操作可以避免所有这些情况。因此，当我制作一个c.cartesian.x.value数组时，我得到：

SkyCoord

对于

In [7]: %%timeit
   ...: c = SkyCoord(ra=ra*u.degree, dec=dec*u.degree, distance=R*u.mpc)
   ...: c.cartesian.xyz
   ...:
10 loops, best of 3: 111 ms per loop

坐标，为

或111ms，如原始示例中所示。而“天真”的方式会让我：

Answer 2

我发现了我的错误。 SkyCoord返回x坐标，y坐标和z坐标的3个值。我试图将三个值分配给数组的单个元素。要解决此问题，我必须首先为每个坐标创建3个单独的数组，然后确保在输入各自的数组时每个值都是无量纲的：

from astropy.coordinates import SkyCoord
from astropy import units as u
import numpy as np 


R   = 445 + np.random.randn(262615) 
print(np.shape(R))
dec = 2 + np.random.randn(262615)
print(np.shape(dec))
ra  = 150 + np.random.randn(262615)
print(np.shape(ra))
cx   = np.zeros(262615) 
cy   = np.zeros(262615)
cz   = np.zeros(262615)
print(np.shape(cx))


for i in range(262):
    c = SkyCoord(ra=ra[i]*u.degree,dec=dec[i]*u.degree,distance=R[i]*u.mpc)
    cx[i] = c.cartesian.x.value
    cy[i] = c.cartesian.y.value
    cz[i] = c.cartesian.z.value
    print(cx[i],cy[i],cz[i])

numpy值错误：使用序列设置数组元素

2 个答案: