基于matlab的全球海洋表面温度数据可视化

4 b2 d# R6 m: {. u7 |

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。

( r/ E' P+ h, B1 P% ^5 D/ x

matlab程序代码：

%对图窗属性进行初始化 5 d; M& k4 m! g0 V( z: D figure1 = figure(1); %创建图窗并获取图窗句柄 # w9 B* F1 ]: U" k+ J) Z: I$ R 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 C=zeros(180,360); %预分配内存 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 ' M: l1 f, W* D) p! ^- B STR2=STR1; %%用于存储文件名 % Q$ ~/ Z" i9 o8 x8 b5 j6 d2 l. B3 i clim=[-1000,3500]; %设定imagesc的数值范围 : l+ p0 p) b3 r7 _# E j: S im=imagesc(C,clim); %创建image初始对象 colormap(jet); %指定颜色映射类型为jet / D/ `* q2 n7 R; r) L txt=text(320,175,0,,"FontSize",20); %初始化一个text对象，用于显示年份和月份 2 s: E; J8 f3 r4 }2 W8 @ title(Sea Surface Temperature (From 1870.1 to 2020.11),Interpreter,latex,FontSize,20); * a% ` X5 Q# z2 |9 \, G) P& W axis off $ ?" t! o' ~/ R hold on cbar(); %显示预先设定的colorbar & p, ]% g* @5 X+ G4 U %% 5 W5 r8 p& ^, I: v filename = SST.mp4; fps=10; WriteObject=VideoWriter(filename,MPEG-4); %创建视频写入对象 WriteObject.FrameRate=fps; WriteObject.Quality=100; . C2 ~3 J- R( t/ d ? open(WriteObject); %% # z& c6 l" F) n6 D$ g8 @# M SY(1:5,1)=[1870 1901 1931 1961 1991]; 9 r- g! o2 p/ {8 X! z" | STR1(1:5,1)={HadISST1SST18701900,HadISST1SST19011930,HadISST1SST19311960,HadISST1SST19611990,HadISST1SST19912003}; ) L7 g7 Q! v% A* |. ^& B STR2(1:5,1)={SST1870_1900,SST1901_1930,SST1931_1960,SST1961_1990,SST1991_2003}; for m=4:19 2 q- s+ d4 s6 Q$ R% g3 y. h: c6 a: d sy=2000+m; str1=[HadISST1SST20,num2str(m,%02d)]; 5 [( X7 o4 Z& n& I8 _: | str2=[SST20,num2str(m,%02d)]; SY(m+2,1)=sy; * _2 H3 y* W( q, a STR1(m+2,1)={str1}; ' ~- A6 ~0 m+ u, H9 x STR2(m+2,1)={str2}; 4 F2 G$ @/ A Y* n end 2 J, V. [( q; v% J" P% L- p SY(end)=2020; 3 \0 n% U* ~- `, N/ g/ R0 }- f; t STR1(end)={HadISST1SST1}; 0 |! ~& g' O/ X7 `, R+ H) x STR2(end)={SST2020}; * c& c5 N! [1 O: ^( O$ Z% i [rowsize,~]=size(SY); for i=1:rowsize " o" y# H6 D& F' |% d shsst(STR1{i},STR2{i},C,SY(i),WriteObject,im,txt) end $ V1 h8 L* S9 r9 S# a) B hold off 4 E& g& M$ c% o( l6 [, w close(WriteObject) %% functioncbar()Tem=(-10:5:35); 2 a- o- c0 B& f# u r labcell=cell(1,10); %用于存储colorbar标签 for i=1:10 ! o) u, t0 @3 z5 U7 c! q; i( H8 ?& q labcell(i)={[${,int2str(Tem(i)),\,}^oC$]}; end cb=colorbar; 1 W9 q, q2 P9 t3 b( W/ U cb.TickLabelInterpreter=latex; %设置colorbar的刻度标签解释器为latex cb.TickLabels=labcell; ' V5 b) ~2 i/ X# C, h cb.FontSize=12; end 2 z& q" ^% K& \ functionshsst(str1,str2,C,sy,WriteObject,im,txt)load([str2,.mat],str1); 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 ; z" ?5 r8 R# n l5 O6 g9 E+ Y% k% P9 V 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 ; P7 M3 W( D$ A! Z7 C( d5 g" |6 i8 R 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 $ G/ Z7 r- ?, `, g+ {3 @6 e 8 m. y/ M- | X( F' a frame=getframe(gcf); 6 ? A* G0 [! j writeVideo(WriteObject,frame); 4 S- V1 S( c+ A( B& n# l end eval([clear ,str1]); 7 R% b5 ~# y3 N, |& v end 4 ]) N" A5 \! }' j! m# S4 Y

效果图：

0 m" l A3 Z2 L

数据来源网站：

4 E' f P7 P( [. K! t

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：

5 O$ o$ u3 k% d* e

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

A# K7 ?% c( w% c+ g# g& v

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）

( R- j& |# |* E( s& {: f

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 ) `% y: @- ^5 M- ?9 M/ Q/ r