基于matlab的全球海洋表面温度数据可视化

/ H3 i M3 l( p9 y8 |4 _# Y5 Q/ h

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：

%对图窗属性进行初始化 figure1 = figure(1); %创建图窗并获取图窗句柄 . [9 T# C6 t1 Y3 P% B5 F; p SIZE=get(0); %获取显示屏信息 set(figure1,outerposition,SIZE.ScreenSize); %设置图窗位置和外部尺寸为显示屏大小 * e0 B a. }3 v3 |9 k C=zeros(180,360); %预分配内存 0 U( s+ `( `$ t3 |7 o5 t& C" | SY=zeros(22,1); %用于存储每一份数据的起始年份 STR1=cell(22,1); %用于存储变量名 / C6 T2 J# V4 L( X2 m; G STR2=STR1; %%用于存储文件名 / G* E2 `, y+ Y; B clim=[-1000,3500]; %设定imagesc的数值范围 . d; w' R1 T& }7 {7 { im=imagesc(C,clim); %创建image初始对象 colormap(jet); %指定颜色映射类型为jet + Q) O* q f+ j) Z# z txt=text(320,175,0,,"FontSize",20); %初始化一个text对象，用于显示年份和月份 , ~+ ~- q# l: r! h/ s( h) C7 [ t title(Sea Surface Temperature (From 1870.1 to 2020.11),Interpreter,latex,FontSize,20); axis off . |% y# F0 A. p& j# U0 R0 M6 P hold on ( z/ V+ U' C0 w D+ w2 W cbar(); %显示预先设定的colorbar . U* @) T4 Q" h, M5 M %% filename = SST.mp4; / u% M* |# f$ S2 N9 g A. |1 D" B fps=10; WriteObject=VideoWriter(filename,MPEG-4); %创建视频写入对象 $ h) m; R I( Q! C" A5 u, N4 z# E WriteObject.FrameRate=fps; WriteObject.Quality=100; open(WriteObject); %% I5 B% }& O. A4 e SY(1:5,1)=[1870 1901 1931 1961 1991]; , J( Y- k' t0 K G$ t2 o5 r8 s6 a STR1(1:5,1)={HadISST1SST18701900,HadISST1SST19011930,HadISST1SST19311960,HadISST1SST19611990,HadISST1SST19912003}; STR2(1:5,1)={SST1870_1900,SST1901_1930,SST1931_1960,SST1961_1990,SST1991_2003}; for m=4:19 / s& q! g, n5 [' J. G: E sy=2000+m; 3 n4 b" s H+ i3 o str1=[HadISST1SST20,num2str(m,%02d)]; 9 |( c4 V" a# x8 n str2=[SST20,num2str(m,%02d)]; 8 U2 y; `+ W2 m1 u- E SY(m+2,1)=sy; STR1(m+2,1)={str1}; STR2(m+2,1)={str2}; 2 f" Z) ~; Z9 ?. F# B0 h) s2 P( ^ end SY(end)=2020; 9 T, p9 A! c$ i, r U) Z- o2 O# c STR1(end)={HadISST1SST1}; a* [8 x; D3 w STR2(end)={SST2020}; 8 t) ^( N; h# | [rowsize,~]=size(SY); 1 x4 p5 R9 d9 d K7 m4 x for i=1:rowsize shsst(STR1{i},STR2{i},C,SY(i),WriteObject,im,txt) " p0 J( f, ] T8 J, g' Q1 L end : k1 T+ p( @% O; f * F. ^% u7 `6 ~3 G5 b hold off , J: h* |) B4 i8 z4 F8 h close(WriteObject) %% functioncbar()Tem=(-10:5:35); , L* D9 O4 E" `; l labcell=cell(1,10); %用于存储colorbar标签 ) j3 Z2 a, n! d& L2 g+ A Q1 P9 { for i=1:10 labcell(i)={[${,int2str(Tem(i)),\,}^oC$]}; end cb=colorbar; 5 O/ i# ~/ N; y' _$ J! g( e- P& q. ^ cb.TickLabelInterpreter=latex; %设置colorbar的刻度标签解释器为latex cb.TickLabels=labcell; / }! L3 e5 h* J9 \! E" `, i cb.FontSize=12; end 9 R. ?0 e) c8 | v/ u* D functionshsst(str1,str2,C,sy,WriteObject,im,txt)load([str2,.mat],str1); ; t- Z3 {. e$ v: ~ 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 # }+ I8 u0 L# L7 D eval([C(:,=,str1,(2+181*i:181+181*i,1:360);]); C(C==-32768)=NaN; set(im,CData,C); %更新im的CData属性 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 ! A, x& E! ~4 G! a8 D- E3 E$ u 3 G( ^( V; G0 E frame=getframe(gcf); writeVideo(WriteObject,frame); end 5 N, m4 b5 K7 I+ a eval([clear ,str1]); end

. Q) l1 Y c: }9 X( r

效果图：

: ~! F+ [$ M. d0 ~/ {" H6 D

* U& A8 Z! c+ Q& q& R

数据来源网站：

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

(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/)

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：

# k9 I" |! u3 g# t: [

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 3 d; a9 @* }) l7 {2 s I ; h8 V7 d, b, z7 l+ M 9 v8 v( _5 r$ b! ~9 J( _