基于matlab的全球海洋表面温度数据可视化

4 W" Q" g0 Y1 B

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 6 ?' A1 `& R: Y5 M6 I figure1 = figure(1); %创建图窗并获取图窗句柄 SIZE=get(0); %获取显示屏信息 5 `4 i' V' k1 l+ B4 M7 c 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 STR2=STR1; %%用于存储文件名 clim=[-1000,3500]; %设定imagesc的数值范围 im=imagesc(C,clim); %创建image初始对象 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); # U+ x/ c6 }2 W axis off & v" I4 X i4 H. e& I& C hold on . K% }1 |, F2 F6 Y: U/ Z 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 + C6 t7 `( d6 s! C WriteObject.FrameRate=fps; WriteObject.Quality=100; open(WriteObject); 6 D Y8 j+ j( f8 w9 L& k %% SY(1:5,1)=[1870 1901 1931 1961 1991]; 8 N* A3 K8 }4 g9 l8 k! \ STR1(1:5,1)={HadISST1SST18701900,HadISST1SST19011930,HadISST1SST19311960,HadISST1SST19611990,HadISST1SST19912003}; STR2(1:5,1)={SST1870_1900,SST1901_1930,SST1931_1960,SST1961_1990,SST1991_2003}; 6 y% f, y3 L& U _& n6 [ for m=4:19 sy=2000+m; - T" Y ] ~; `+ x5 o" F str1=[HadISST1SST20,num2str(m,%02d)]; str2=[SST20,num2str(m,%02d)]; SY(m+2,1)=sy; ; _, w6 h9 _2 @; r STR1(m+2,1)={str1}; STR2(m+2,1)={str2}; end SY(end)=2020; STR1(end)={HadISST1SST1}; 7 ~: P; }2 }7 m1 L2 n# R+ ] STR2(end)={SST2020}; + `9 D2 M: t: o. @: ^& J [rowsize,~]=size(SY); 5 }4 S/ m9 E' I1 z' j for i=1:rowsize / V0 k) E0 `/ \! R2 L/ e shsst(STR1{i},STR2{i},C,SY(i),WriteObject,im,txt) + v) E9 ~4 Y1 ?) g- T8 ] end / c' y/ S& \0 v) r hold off close(WriteObject) + Z+ W! U8 C2 u: m9 W7 @6 n %% functioncbar()Tem=(-10:5:35); + q0 f1 T) m8 k/ ]1 Y2 j1 h1 ^ labcell=cell(1,10); %用于存储colorbar标签 for i=1:10 labcell(i)={[${,int2str(Tem(i)),\,}^oC$]}; end 3 h* {. a- {4 m4 C& W7 K cb=colorbar; cb.TickLabelInterpreter=latex; %设置colorbar的刻度标签解释器为latex 3 ?9 M; d/ k1 x6 I# J% z cb.TickLabels=labcell; cb.FontSize=12; end ' d' _5 [6 ]7 L6 k" D l functionshsst(str1,str2,C,sy,WriteObject,im,txt)load([str2,.mat],str1); , S5 U! {# {3 r' g eval([[n1,~]=size(,str1,);]); %利用eval()函数执行文本代表的语句 ; x% J* ^5 b0 V( x! b n1=n1/181-1; %数据每181行是一个月的全球SST数据 # J' r b8 W/ P for i=0:n1 ( [4 l( a8 ~+ ]9 v! S eval([C(:,=,str1,(2+181*i:181+181*i,1:360);]); % ~0 }; a& s3 x- b+ d C(C==-32768)=NaN; % Y4 @' ^# G( W X) l: S c set(im,CData,C); %更新im的CData属性 # X4 N! ]$ m( y- s1 p9 |. B1 A 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 |" Z5 X* k! G/ L; M; \ set(txt,String,[int2str(sy+floor(i/12)),-,int2str(mod(i,12)+1)]); %更新文本 & B4 q1 u1 ~2 d# Z frame=getframe(gcf); writeVideo(WriteObject,frame); + `9 K; P4 z W s end * O4 P5 R# F6 n5 Y eval([clear ,str1]); end

效果图：

! L* a {6 s( u9 W

数据来源网站：

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

6 T* g7 J6 e: I" ~

(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/)

) S! ^- f5 f. f) o: v

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：

* K5 T2 i- f7 Q. N% g

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

# J7 M+ l( A& `

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）

3 X: s' @3 S6 L3 y2 R

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 . T* W7 X7 p# O3 k h7 I8 }$ P, ]/ S( I