基于matlab的全球海洋表面温度数据可视化

, v+ M7 B2 ?. g1 N0 Z4 ?+ J* G

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 / g' G1 ]' d# a) ]3 f$ f( Z figure1 = figure(1); %创建图窗并获取图窗句柄 3 l d$ T6 d7 Z6 W2 T! n6 T SIZE=get(0); %获取显示屏信息 7 d l) w: B2 D7 D n8 x set(figure1,outerposition,SIZE.ScreenSize); %设置图窗位置和外部尺寸为显示屏大小 % M. z; n, y& m2 [! v" B F$ M 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 0 \* ~" [! i6 i STR1=cell(22,1); %用于存储变量名 : \5 B3 ]4 G+ j& p5 N) ? STR2=STR1; %%用于存储文件名 + k9 F0 m. P0 s6 N3 `( E6 q clim=[-1000,3500]; %设定imagesc的数值范围 im=imagesc(C,clim); %创建image初始对象 ; z8 l) @7 u2 j+ r. `0 P0 w 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 0 y) m" \# a- M1 x1 x title(Sea Surface Temperature (From 1870.1 to 2020.11),Interpreter,latex,FontSize,20); axis off # p$ ^2 y# r% i& L: z! Z( M5 I hold on - ?$ p8 \# {, A' [4 x* v! { cbar(); %显示预先设定的colorbar %% filename = SST.mp4; fps=10; - z8 I4 f9 K* l WriteObject=VideoWriter(filename,MPEG-4); %创建视频写入对象 & e; l! \/ F2 ~/ q: d WriteObject.FrameRate=fps; 8 R; V' t6 _0 U WriteObject.Quality=100; open(WriteObject); %% SY(1:5,1)=[1870 1901 1931 1961 1991]; STR1(1:5,1)={HadISST1SST18701900,HadISST1SST19011930,HadISST1SST19311960,HadISST1SST19611990,HadISST1SST19912003}; * E! V0 y' P2 k' i 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)]; 9 v6 W3 F" [6 E3 s' l/ R! x" P SY(m+2,1)=sy; STR1(m+2,1)={str1}; STR2(m+2,1)={str2}; end 9 Q$ H- l/ J; k% n SY(end)=2020; 9 V0 p# S8 p/ `: M* { STR1(end)={HadISST1SST1}; STR2(end)={SST2020}; 6 d3 ?% `; R9 n 0 s C3 t W- i. p! u" b& H [rowsize,~]=size(SY); for i=1:rowsize " ~& ^: p: O& {5 L* ~' [ shsst(STR1{i},STR2{i},C,SY(i),WriteObject,im,txt) end 0 S+ O% F# k9 C hold off ) s2 B+ x4 |" s" ` close(WriteObject) %% & o0 j. x2 H9 f+ Y; X2 e w functioncbar()Tem=(-10:5:35); / `- F; A V4 J' X4 J labcell=cell(1,10); %用于存储colorbar标签 * Z. l$ P( E R; m 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 0 m r! ]/ l/ d2 {, U cb.TickLabels=labcell; ' @8 Y/ |& Y. f9 h/ ~8 o cb.FontSize=12; end % ^7 l8 F5 w% J7 y% b % Y' e. E, z& G5 u 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 n1=n1/181-1; %数据每181行是一个月的全球SST数据 for i=0:n1 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 5 v7 m# v5 V" q9 ^: R- e. h 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 3 P1 l7 D! G+ C, z. A' u2 n frame=getframe(gcf); writeVideo(WriteObject,frame); 1 `* H4 W) m/ H+ ~/ L end eval([clear ,str1]); ' [/ F) \+ z& G5 a0 a0 d end

效果图：

1 F) W$ W* ^* X9 i. n

% _2 S8 u* t5 c+ H. V9 B4 s

数据来源网站：

& Y7 J& r; u8 B4 ~7 W* C: I

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/)

) S) V/ R r5 t" r; C

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

, ?0 }& @" W: H4 Q

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）

# T" w# p& e; A! t- m ]

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 " H; e2 a3 T" Z% K& R4 I 1 P* F$ \" A3 Z; p" G: \+ g; ~ 6 Y, i) \- r( c; r. j' a, q5 h