基于matlab的全球海洋表面温度数据可视化

" M' o( k x( {9 `" O

最近准备参加美赛，队伍拿了2020年美赛A题磨合。得到数据后我便在想着怎么把图做得好看点，不得不说matlab作为商业软件这方面确实好用，使用imagesc()函数便可以非常好地实现我的目的。

matlab程序代码：

5 ^7 E* t# F9 J! g

%对图窗属性进行初始化 figure1 = figure(1); %创建图窗并获取图窗句柄 + l5 M8 K1 O: s! Q1 ` SIZE=get(0); %获取显示屏信息 ) R' {, {6 S" y) ? w d set(figure1,outerposition,SIZE.ScreenSize); %设置图窗位置和外部尺寸为显示屏大小 ; n0 }7 i, l, M9 {% C C=zeros(180,360); %预分配内存 3 B% N9 e C1 [) s- P SY=zeros(22,1); %用于存储每一份数据的起始年份 ; \* E6 s6 q6 N1 P STR1=cell(22,1); %用于存储变量名 / d6 H& T' G+ Z }' _7 o" I STR2=STR1; %%用于存储文件名 . H# ~$ g4 Y2 P, T A. k9 a clim=[-1000,3500]; %设定imagesc的数值范围 : K. s- ^/ p* L9 m4 n im=imagesc(C,clim); %创建image初始对象 C7 E( q/ U8 A J9 G: b colormap(jet); %指定颜色映射类型为jet txt=text(320,175,0,,"FontSize",20); %初始化一个text对象，用于显示年份和月份 title(Sea Surface Temperature (From 1870.1 to 2020.11),Interpreter,latex,FontSize,20); axis off . r: q4 n- W [: [2 b; e) Z hold on 3 Z1 U1 f2 n7 c8 N# [# Q+ g/ M8 @9 i cbar(); %显示预先设定的colorbar %% filename = SST.mp4; 3 U* X' l9 }( T' O9 g. L& x# _ fps=10; / h. |7 a2 A5 R% M9 u( K; c9 J. p+ G; e WriteObject=VideoWriter(filename,MPEG-4); %创建视频写入对象 WriteObject.FrameRate=fps; WriteObject.Quality=100; open(WriteObject); %% SY(1:5,1)=[1870 1901 1931 1961 1991]; 5 f: n( c) t# K* f0 v7 z STR1(1:5,1)={HadISST1SST18701900,HadISST1SST19011930,HadISST1SST19311960,HadISST1SST19611990,HadISST1SST19912003}; STR2(1:5,1)={SST1870_1900,SST1901_1930,SST1931_1960,SST1961_1990,SST1991_2003}; ; L: _0 L; M$ [3 { for m=4:19 sy=2000+m; + }; F& c9 p( N% l( u; X3 e) U str1=[HadISST1SST20,num2str(m,%02d)]; . T. K4 l) Y( \+ e str2=[SST20,num2str(m,%02d)]; - `: w5 ^9 {0 S& \" u SY(m+2,1)=sy; ' Q* e- ~+ s! ^. A; Y STR1(m+2,1)={str1}; 0 k1 e- N. r' I. l1 x; w! j& ` STR2(m+2,1)={str2}; end 2 \, _& W" E* K3 N* `% ] SY(end)=2020; 5 f6 u6 ?- Z0 T' b$ r* U STR1(end)={HadISST1SST1}; ) ]4 H* w) Z' C STR2(end)={SST2020}; 9 C: p) |2 w# I* `7 n [rowsize,~]=size(SY); for i=1:rowsize 7 ]0 V2 X) i7 I6 y x1 i shsst(STR1{i},STR2{i},C,SY(i),WriteObject,im,txt) end * w, p& G; K D/ b; e% Q hold off close(WriteObject) %% functioncbar()Tem=(-10:5:35); labcell=cell(1,10); %用于存储colorbar标签 for i=1:10 - H" a! t' Q4 a* M Q" X: H$ h labcell(i)={[${,int2str(Tem(i)),\,}^oC$]}; * |: ^ e& S2 l6 N9 u end cb=colorbar; cb.TickLabelInterpreter=latex; %设置colorbar的刻度标签解释器为latex 7 z1 e; ~4 R2 w- l8 P6 C! U s; O cb.TickLabels=labcell; " s% H, ]+ l+ h% q( ^0 m4 I cb.FontSize=12; . G# }& z4 w7 g1 E* e. S- r# s5 x end $ B7 ^* O# K& L# b6 i 8 `( ]+ s9 G3 V9 N8 n8 J functionshsst(str1,str2,C,sy,WriteObject,im,txt)load([str2,.mat],str1); ) N" x9 b( M) _: \3 s5 x! q3 ?5 L eval([[n1,~]=size(,str1,);]); %利用eval()函数执行文本代表的语句 n1=n1/181-1; %数据每181行是一个月的全球SST数据 for i=0:n1 eval([C(:,=,str1,(2+181*i:181+181*i,1:360);]); C(C==-32768)=NaN; 5 w& B! l2 ^, U1 K& u; m& [ set(im,CData,C); %更新im的CData属性 # v8 @& D8 j# f1 T- |) d& H set(im,alphadata,1-isnan(C).*0.9); %利用isnan()函数标出NaN的位置并修改相应位置图形的透明度 set(txt,String,[int2str(sy+floor(i/12)),-,int2str(mod(i,12)+1)]); %更新文本 frame=getframe(gcf); 1 m6 l( z% t* k# |( @ writeVideo(WriteObject,frame); 4 @6 K L2 G; @ end ! A5 W. T$ T; y. K- Y eval([clear ,str1]); % d6 T# `4 W2 V* P0 c! H end 8 _, z/ Q1 |( {6 e0 v* M

4 j M# j. e' w4 K

效果图：

8 n+ i3 Z' O& `- H2 C+ y# j# c9 _

数据来源网站：

( b9 t; z6 p0 {: ?* [2 B& o$ [

https://www.metoffice.gov.uk/hadobs/hadisst/​www.metoffice.gov.uk/hadobs/hadisst/

" `5 C9 m4 {% h5 J9 V' K( z0 @! b

(引用声明：HadISST data were obtained from https://www.metoffice.gov.uk/hadobs/hadisst/ and are © British Crown Copyright, Met Office, [year of first publication], provided under a Non-Commercial Government Licence http://www.nationalarchives.gov.uk/doc/non-commercial-government-licence/version/2/)

' w3 ?+ n% P: U* O# Y

代码中使用的文件数据都是我已经处理好的，如果自己导入数据的话记得修改代码对应位置的文件名和变量名。这是我导出完成的mat文件：

7 Z! y& O# d# N N# G

https://pan.baidu.com/s/1cZhZ35nhYMAjzzYs6HUSlA​pan.baidu.com/s/1cZhZ35nhYMAjzzYs6HUSlA

提取码8xt8。

2021.2.2更新

有小伙伴私信问我那么一大堆数据具体是代表了个啥，在这里解释一下：原始数据是每181行储存了一个月的全球海洋表面温度数据，其中第一行是年月等信息，后面180行是180*360的矩阵，是将世界地图分成了180*360个小块，每一个数值大小代表了所在小块的温度，其中-32768代表陆地。（P.S.我看地图最北边越过陆地那块很多数值只是-1000或者-180，这是为啥我也不太清楚）

参考文献：

Rayner, N. A.; Parker, D. E.; Horton, E. B.; Folland, C. K.; Alexander, L. V.; Rowell, D. P.; Kent, E. C.; Kaplan, A. (2003) Global analyses of sea surface temperature, sea ice, and night marine air temperature since the late nineteenth century J. Geophys. Res.Vol. 108, No. D14, 4407 10.1029/2002JD002670 2 Y3 W2 N# h K+ V, X + v6 L1 g. A0 _1 ~( L m. h ; J* ^. G$ P6 k9 g, E. A