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。

# o: k* O' w4 }

matlab程序代码：

7 E1 Z: L2 v( R( J, `/ h$ H

%对图窗属性进行初始化 $ o- T2 g) c7 { v" } figure1 = figure(1); %创建图窗并获取图窗句柄 SIZE=get(0); %获取显示屏信息 ) A z# |; h& n$ X, V6 l set(figure1,outerposition,SIZE.ScreenSize); %设置图窗位置和外部尺寸为显示屏大小 6 p7 P$ ~" q$ p4 K! z C=zeros(180,360); %预分配内存 ; Y) m8 R! P, w3 t+ [, P 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 # s' {# G9 x$ X STR2=STR1; %%用于存储文件名 $ l. ?7 {9 z0 J clim=[-1000,3500]; %设定imagesc的数值范围 im=imagesc(C,clim); %创建image初始对象 . U! O; p7 Z* ]0 U5 R colormap(jet); %指定颜色映射类型为jet 5 t& b/ l' _* F* G: J( ~$ ? 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 hold on cbar(); %显示预先设定的colorbar 3 J4 T7 G, e1 r% ], }. { %% 8 L9 `- i. ?" G; W% D( U filename = SST.mp4; % Q5 X; N. `* S* K6 t! r fps=10; * t7 T& F' G3 h8 v& ^* n* `7 n WriteObject=VideoWriter(filename,MPEG-4); %创建视频写入对象 2 b9 C8 ^+ P3 k WriteObject.FrameRate=fps; WriteObject.Quality=100; 3 Y+ U5 q+ @# u9 A# P open(WriteObject); 5 S7 W/ n& D/ g9 O7 L %% SY(1:5,1)=[1870 1901 1931 1961 1991]; 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 sy=2000+m; str1=[HadISST1SST20,num2str(m,%02d)]; str2=[SST20,num2str(m,%02d)]; SY(m+2,1)=sy; . k. |2 i9 }* D4 e+ ~! M STR1(m+2,1)={str1}; : ~1 Z6 g8 o& j& O; U9 y STR2(m+2,1)={str2}; end SY(end)=2020; STR1(end)={HadISST1SST1}; , z0 u8 {/ l1 o STR2(end)={SST2020}; [rowsize,~]=size(SY); 4 C" N/ ^5 f& _5 u. \! M6 r: ` for i=1:rowsize shsst(STR1{i},STR2{i},C,SY(i),WriteObject,im,txt) end * }4 o+ P, e$ b+ u hold off : X! D8 D2 V, O ~ close(WriteObject) %% * h6 }4 m" x# a* L( [0 v2 f& h' O functioncbar()Tem=(-10:5:35); " g! ^( O" e) [' F* d- J | labcell=cell(1,10); %用于存储colorbar标签 % e7 V1 ^; [1 l for i=1:10 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; . V& v6 K ]& D; V8 O& @0 l end , j, U5 o& X. E; y8 A6 | * A7 x" l3 M7 t functionshsst(str1,str2,C,sy,WriteObject,im,txt)load([str2,.mat],str1); 3 }$ E7 v! t# s eval([[n1,~]=size(,str1,);]); %利用eval()函数执行文本代表的语句 9 y4 A+ h) }- y! S; _ n1=n1/181-1; %数据每181行是一个月的全球SST数据 5 p, z% y3 V% v, c& j# Q for i=0:n1 $ S* `+ h& f) ^2 X" t2 | eval([C(:,=,str1,(2+181*i:181+181*i,1:360);]); " b! s8 B6 o5 Q3 j6 L5 f J% N C(C==-32768)=NaN; set(im,CData,C); %更新im的CData属性 6 l& [ V% `% i- R- ~2 v 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 # [( c- N- O6 g: d6 I6 P( E' B, o set(txt,String,[int2str(sy+floor(i/12)),-,int2str(mod(i,12)+1)]); %更新文本 frame=getframe(gcf); : _# Q: x1 ] _. ~& g5 c1 j: v writeVideo(WriteObject,frame); - ~# C' [& l4 r7 N3 V2 V end eval([clear ,str1]); 9 \, ]0 Z: o9 d" X end

效果图：

8 ~( i. Y2 z- Y5 P

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：

' h9 D' \3 N6 Z5 d( o; ]* g

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

1 r/ D* f8 M0 `: i

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）

+ N6 i9 p I' y* S! T) K

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 ! R- T$ b6 ?8 v) _/ N, H4 M . w2 V1 P6 {) c9 W