基于matlab的全球海洋表面温度数据可视化

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 ?9 y8 l c) M( \' M# a0 ^& d figure1 = figure(1); %创建图窗并获取图窗句柄 SIZE=get(0); %获取显示屏信息 X) J9 P6 i2 U 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 0 B( D6 n$ P5 o4 p) \ SY=zeros(22,1); %用于存储每一份数据的起始年份 0 Z: x* d9 P# y/ k' O STR1=cell(22,1); %用于存储变量名 8 R/ L# _/ \0 _6 | STR2=STR1; %%用于存储文件名 & {2 y+ F. J# b- ^ clim=[-1000,3500]; %设定imagesc的数值范围 9 F0 I; W( u9 l) S im=imagesc(C,clim); %创建image初始对象 9 G2 a- i9 Y0 `1 J/ i; F1 J colormap(jet); %指定颜色映射类型为jet 5 K/ t+ @6 n- g. S# |# _( U, _ 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 6 P1 v7 a* `* } hold on 2 f; a+ M/ ], }) e2 |4 U e$ E cbar(); %显示预先设定的colorbar %% filename = SST.mp4; fps=10; WriteObject=VideoWriter(filename,MPEG-4); %创建视频写入对象 0 O: r1 J {, S; t9 p B( r/ h WriteObject.FrameRate=fps; ! f- S8 E c( ~4 W+ N- W WriteObject.Quality=100; open(WriteObject); # F! @' x# Q1 n' N, B( m, j6 H %% 8 y% l, }6 @; @+ B# h SY(1:5,1)=[1870 1901 1931 1961 1991]; % q( Z r: q x; y3 C STR1(1:5,1)={HadISST1SST18701900,HadISST1SST19011930,HadISST1SST19311960,HadISST1SST19611990,HadISST1SST19912003}; STR2(1:5,1)={SST1870_1900,SST1901_1930,SST1931_1960,SST1961_1990,SST1991_2003}; + G, X# @& R# W" j+ R& p6 I" p for m=4:19 sy=2000+m; 3 q* z+ v) [* u: v str1=[HadISST1SST20,num2str(m,%02d)]; str2=[SST20,num2str(m,%02d)]; SY(m+2,1)=sy; STR1(m+2,1)={str1}; STR2(m+2,1)={str2}; ! u- z1 Y; l' o7 l3 U( C; e end SY(end)=2020; % z& n. v" |+ l$ j* Z STR1(end)={HadISST1SST1}; STR2(end)={SST2020}; " }0 X3 m8 n. x+ S `- t " I1 R# h7 d1 t% l( r* Z [rowsize,~]=size(SY); for i=1:rowsize 1 x/ E, g2 }/ x# t2 ~ shsst(STR1{i},STR2{i},C,SY(i),WriteObject,im,txt) end . E2 V) @7 H4 Y2 z hold off 0 I8 A& H1 a, E$ h0 c2 d* @ close(WriteObject) %% functioncbar()Tem=(-10:5:35); labcell=cell(1,10); %用于存储colorbar标签 for i=1:10 labcell(i)={[${,int2str(Tem(i)),\,}^oC$]}; ' [5 P9 `* o4 i end cb=colorbar; cb.TickLabelInterpreter=latex; %设置colorbar的刻度标签解释器为latex ) G+ ? k5 ?- N& b. O cb.TickLabels=labcell; cb.FontSize=12; 7 q0 N) ^7 N0 W4 Y6 y end $ {& U& |) |" O7 v8 j K& I: H/ d! \ 5 Z0 }2 }2 e( {3 P5 g 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 8 h& \( N# @8 C; h n1=n1/181-1; %数据每181行是一个月的全球SST数据 for i=0:n1 9 v5 @% r, H3 S) ^( P- X" l' L 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 - ?# L8 ], q1 ~- ]0 ? ~" B+ C 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 0 V1 b6 p/ f: s$ ~$ S8 a frame=getframe(gcf); 8 Z9 C, e6 W Q+ F q writeVideo(WriteObject,frame); 2 w5 k0 `5 u, q! E7 d8 S end : u7 r% ]% V& E, S eval([clear ,str1]); % o: U5 G9 T% a2 U4 K/ h+ J, j end & j* C' S' M9 K

7 b# E1 t/ x% I4 r

效果图：

数据来源网站：

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

( P. _4 s; }6 I, n

(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/)

( f: A4 p! o/ H$ I' Y' k

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：

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 9 q$ U" r( \9 I) t/ I5 ^4 N. g ! m# r7 @2 y5 j. t6 H; W ) {# N. z$ P' E$ t9 f & _0 s& Z b8 Z( z! X3 W