基于matlab的全球海洋表面温度数据可视化

- k g( ^2 h1 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：

' q/ P$ Z4 y9 I1 G4 g

%对图窗属性进行初始化 $ o3 f+ t% M4 r9 d" Q figure1 = figure(1); %创建图窗并获取图窗句柄 ; r6 S2 q7 O5 ?: U SIZE=get(0); %获取显示屏信息 ! [3 u- }: Z/ x7 T$ {1 L; q set(figure1,outerposition,SIZE.ScreenSize); %设置图窗位置和外部尺寸为显示屏大小 6 x' d/ P5 e8 N5 ]& E C=zeros(180,360); %预分配内存 & o2 D6 P' M, ?$ _- b! F 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 - K1 u, T/ u% l2 Z STR2=STR1; %%用于存储文件名 7 O$ x4 i, `1 T& E% n clim=[-1000,3500]; %设定imagesc的数值范围 im=imagesc(C,clim); %创建image初始对象 ) u# B) b! R$ N2 N- c colormap(jet); %指定颜色映射类型为jet 0 S4 z; \6 _# N; W' B2 f# E3 |4 g 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); ; V+ x0 m4 {/ n7 y/ ]9 c" ~ axis off hold on - K! ]8 N5 t- y4 Y" K cbar(); %显示预先设定的colorbar 1 E8 w4 Q8 p6 U+ X+ i %% filename = SST.mp4; fps=10; - m u" |* Y8 p. I9 [8 ~3 V2 d# X WriteObject=VideoWriter(filename,MPEG-4); %创建视频写入对象 WriteObject.FrameRate=fps; WriteObject.Quality=100; q5 ]% {. Y) v& Y d6 ] open(WriteObject); 0 T3 G# A3 {) k %% SY(1:5,1)=[1870 1901 1931 1961 1991]; STR1(1:5,1)={HadISST1SST18701900,HadISST1SST19011930,HadISST1SST19311960,HadISST1SST19611990,HadISST1SST19912003}; . c9 w7 m! a4 j) x+ ?- V+ J STR2(1:5,1)={SST1870_1900,SST1901_1930,SST1931_1960,SST1961_1990,SST1991_2003}; for m=4:19 : W+ g7 c' J! v) r" w sy=2000+m; str1=[HadISST1SST20,num2str(m,%02d)]; / v& ~- B! q5 c9 ] str2=[SST20,num2str(m,%02d)]; SY(m+2,1)=sy; STR1(m+2,1)={str1}; STR2(m+2,1)={str2}; 4 P9 P2 u$ ?( U7 Y0 h end SY(end)=2020; 8 R5 W* @4 m. z3 ]" j STR1(end)={HadISST1SST1}; 6 p+ H. h* }- o STR2(end)={SST2020}; $ P+ S- `5 N m5 \ [rowsize,~]=size(SY); , u5 C0 `$ a' `6 H0 v for i=1:rowsize % `6 r. ?, k1 G0 s8 D9 }+ U shsst(STR1{i},STR2{i},C,SY(i),WriteObject,im,txt) k% ~* w$ a" y5 |7 m0 V+ p7 g end hold off close(WriteObject) & \# D G# i0 _5 Y %% ! l) a+ I8 ~$ l) Z& } functioncbar()Tem=(-10:5:35); / V3 r9 G5 I: Z/ V& H* I7 o/ d labcell=cell(1,10); %用于存储colorbar标签 4 Q# Q8 N5 G& A; K for i=1:10 r" w: M4 \* n labcell(i)={[${,int2str(Tem(i)),\,}^oC$]}; end cb=colorbar; cb.TickLabelInterpreter=latex; %设置colorbar的刻度标签解释器为latex cb.TickLabels=labcell; cb.FontSize=12; - k; M; \# S" m* H9 t9 o* ^) ?( e end 2 n; Q+ R; j- P2 I7 a0 ^, E functionshsst(str1,str2,C,sy,WriteObject,im,txt)load([str2,.mat],str1); ' o8 m' u4 ~" {! }4 v) m I7 P eval([[n1,~]=size(,str1,);]); %利用eval()函数执行文本代表的语句 * [9 f" A3 _0 W/ u n1=n1/181-1; %数据每181行是一个月的全球SST数据 & x" U0 F' k# U& g+ B2 | for i=0:n1 , a( D( L" q6 V1 X. Y eval([C(:,=,str1,(2+181*i:181+181*i,1:360);]); C(C==-32768)=NaN; 0 ~3 d% V" X9 F! ?) a8 i4 e! l set(im,CData,C); %更新im的CData属性 / S0 y; K @) n! q& U 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 8 K& ~5 p1 k! o6 ?5 P. M1 D set(txt,String,[int2str(sy+floor(i/12)),-,int2str(mod(i,12)+1)]); %更新文本 6 T# g9 `& ]9 f% e Z, m7 M" V frame=getframe(gcf); ) N7 a( `8 o/ D% P( W- b6 w+ G. m writeVideo(WriteObject,frame); end $ A Z. @+ R8 ^1 B5 l0 h: G eval([clear ,str1]); end

. B9 b4 X, C2 H4 @% m# ?

效果图：

( `! F- L+ [ u+ d" r

数据来源网站：

9 q# D X4 a/ g# m4 J4 @* G. Q

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

, A( {9 j b. x8 N9 r( 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/)

/ }' U8 A z0 H$ M0 L0 X

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：

+ ~- g6 U, V, G% W

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 6 M$ W w* X4 \& }' y' R* f* C( ^5 a 3 x; N8 A$ q; l0 v 4 \, @* w& T4 H: S" A. K" S4 V