基于matlab的全球海洋表面温度数据可视化

. k) P2 J) n) e. m5 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。

' E+ z& W8 n: Z) j8 n7 t; ^. u5 o

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 SIZE=get(0); %获取显示屏信息 ' B) h3 A0 P: X, M& p set(figure1,outerposition,SIZE.ScreenSize); %设置图窗位置和外部尺寸为显示屏大小 3 a' `4 t4 U5 |$ o! M; E _ C=zeros(180,360); %预分配内存 & h+ q, K9 S9 I9 B2 m3 u8 n4 G/ A SY=zeros(22,1); %用于存储每一份数据的起始年份 _' ], ~( L- [+ S R/ X# Q" s' p STR1=cell(22,1); %用于存储变量名 8 H0 R/ T: y% Y STR2=STR1; %%用于存储文件名 6 }6 a# N5 _% r clim=[-1000,3500]; %设定imagesc的数值范围 Y' ^ F) r5 V3 q5 c im=imagesc(C,clim); %创建image初始对象 0 |2 O. O/ R5 W8 y colormap(jet); %指定颜色映射类型为jet 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 . Z8 p* P d5 p: J: ~9 g" Y hold on ) `/ w1 c- ?) ]! |, Z# Y, N$ w cbar(); %显示预先设定的colorbar , B4 E9 x' k( }4 L6 s6 u9 T9 E: J %% 5 w3 O3 n$ Y- s" W$ q$ Q5 y filename = SST.mp4; / l4 w, f* v4 y fps=10; WriteObject=VideoWriter(filename,MPEG-4); %创建视频写入对象 WriteObject.FrameRate=fps; % t3 V e+ n2 z& m WriteObject.Quality=100; open(WriteObject); %% 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}; ; ]( N2 l2 M9 G) s; X2 V) r for m=4:19 sy=2000+m; str1=[HadISST1SST20,num2str(m,%02d)]; 2 g5 y( b+ b" f# R: b, c str2=[SST20,num2str(m,%02d)]; 8 U1 A+ t, q* z SY(m+2,1)=sy; + y$ ^/ R2 w3 Z' ?/ Y STR1(m+2,1)={str1}; ! ]7 D7 h* {) |2 Y) j3 i9 d. x! v STR2(m+2,1)={str2}; " J$ i9 [& m* T" I/ a6 P* m end / O, X0 b- v3 d; i3 b SY(end)=2020; STR1(end)={HadISST1SST1}; # T$ u; `$ O- P' b* C STR2(end)={SST2020}; 1 ?# D- N! r/ R [rowsize,~]=size(SY); for i=1:rowsize shsst(STR1{i},STR2{i},C,SY(i),WriteObject,im,txt) 0 |1 z+ `( j$ `4 H end " j9 a3 m0 h& M hold off close(WriteObject) %% 9 O; ~: H" A5 I3 [3 o functioncbar()Tem=(-10:5:35); ) y, r: f3 ^9 c labcell=cell(1,10); %用于存储colorbar标签 . O6 I/ x; \$ z: A- m( a9 _. ~ for i=1:10 labcell(i)={[${,int2str(Tem(i)),\,}^oC$]}; end cb=colorbar; ! F& P- q( X4 x {+ Y7 a cb.TickLabelInterpreter=latex; %设置colorbar的刻度标签解释器为latex cb.TickLabels=labcell; ; B2 z% }9 ~- H* d cb.FontSize=12; 7 q4 e1 _5 s1 Z; H S7 o1 d+ {0 T) a end 7 A1 ?# E6 P k & j: p) n9 ]$ N N; U. \; \8 l9 F" m functionshsst(str1,str2,C,sy,WriteObject,im,txt)load([str2,.mat],str1); ( X3 r9 T8 x/ Z9 X9 R% D! ]" y* i eval([[n1,~]=size(,str1,);]); %利用eval()函数执行文本代表的语句 # y) W/ ^/ G# i5 t5 | n1=n1/181-1; %数据每181行是一个月的全球SST数据 for i=0:n1 5 G8 F1 g& R: x8 o) B eval([C(:,=,str1,(2+181*i:181+181*i,1:360);]); ) `6 x, y' y5 |. K' A0 A/ \3 r4 @" y' k C(C==-32768)=NaN; / e9 s' z/ |, D/ ^" O8 O$ v set(im,CData,C); %更新im的CData属性 ; N1 z3 W# ~6 G; h6 t% M& U, 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 set(txt,String,[int2str(sy+floor(i/12)),-,int2str(mod(i,12)+1)]); %更新文本 . N) v! r \+ D( {. H- j- c frame=getframe(gcf); ( a! r# s" x, r* y9 L. w- }% m/ S writeVideo(WriteObject,frame); end 3 S2 U. p' [9 p+ U4 D" K5 [ eval([clear ,str1]); end

( Y' K( \" v0 k/ `* P; A' D

效果图：

# e" H" _ ?2 G% W5 ]9 @

3 K8 e) F5 q$ @3 H7 g' G

数据来源网站：

' [) c$ h5 J, ^/ u: d

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/)

6 S5 r3 Q6 L, f5 J1 w! a

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

1 W3 ]9 { w% x) s6 ^; y/ {% C! F

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 . l! u0 E' Z" h/ J # M- S1 I! \) ]) ~, w. c 5 Z% @/ L4 A# _, y# |) O