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。

& M4 R0 U* A$ B6 ]! e( C) }

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 $ J m0 A7 U$ z: C/ C& A8 R SIZE=get(0); %获取显示屏信息 . [- E0 W3 p1 f& G# W set(figure1,outerposition,SIZE.ScreenSize); %设置图窗位置和外部尺寸为显示屏大小 6 _0 k3 b+ G+ r w C=zeros(180,360); %预分配内存 ! a i5 J1 y0 ^% a+ P7 | 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 - _' K# W1 P& h! h 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 # l) c8 b1 J) r0 G$ m: L9 @ colormap(jet); %指定颜色映射类型为jet 9 x0 S- c5 ~: G$ h- ~6 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 # ?2 J4 ]; m8 ^( u" ~& m1 _3 _/ P title(Sea Surface Temperature (From 1870.1 to 2020.11),Interpreter,latex,FontSize,20); ) \; J4 U' b8 j, W axis off hold on - }2 y A x+ q0 k2 g7 q6 O* ? 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 WriteObject.FrameRate=fps; 2 `5 r, D3 |; l! ?$ |1 F2 S% S7 K WriteObject.Quality=100; 3 k e/ i0 d7 q( }0 ^( D8 J open(WriteObject); %% SY(1:5,1)=[1870 1901 1931 1961 1991]; 4 D( Q8 W3 `+ N- {5 V/ I 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 - l- t/ o, P) z% m: p sy=2000+m; str1=[HadISST1SST20,num2str(m,%02d)]; # E; B& ]! Q: p str2=[SST20,num2str(m,%02d)]; SY(m+2,1)=sy; STR1(m+2,1)={str1}; STR2(m+2,1)={str2}; end + H, p0 L2 X& x% m SY(end)=2020; STR1(end)={HadISST1SST1}; * K' q: W2 K. M* { STR2(end)={SST2020}; : O j7 ?+ D9 u1 @5 [' a* _% [ [rowsize,~]=size(SY); for i=1:rowsize shsst(STR1{i},STR2{i},C,SY(i),WriteObject,im,txt) " g' t) b9 K4 M end hold off close(WriteObject) %% functioncbar()Tem=(-10:5:35); . a# ~9 r* l9 x5 U labcell=cell(1,10); %用于存储colorbar标签 8 n- G S3 g) N/ ^9 k1 Y" s/ V" O for i=1:10 9 _4 \- Y8 I; o) n" [" D labcell(i)={[${,int2str(Tem(i)),\,}^oC$]}; - g9 Z+ }" \; t1 M end 6 ~6 T/ K _! ]) X/ y2 q cb=colorbar; ' O% Z b% Z- r9 D& C) Z. M4 _ cb.TickLabelInterpreter=latex; %设置colorbar的刻度标签解释器为latex cb.TickLabels=labcell; / Y6 [* b4 v4 c: t' ?; X cb.FontSize=12; - q/ Y- }7 f; s0 K- S$ t end ( k! ?9 D1 t% K1 r0 Y4 { 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 0 ^4 y4 _/ f. r& d' q; X$ Q7 p 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);]); ' c5 u' {0 _( c3 M& Y% G3 `2 W) h C(C==-32768)=NaN; set(im,CData,C); %更新im的CData属性 % w; }, h" e) u9 m c$ }4 |1 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 D) ~) d& O0 l frame=getframe(gcf); writeVideo(WriteObject,frame); 9 s9 c. ]" p8 t8 m end eval([clear ,str1]); end

9 X' F5 h0 I6 F6 G: Z' m. Z' @7 Z

效果图：

; u+ m6 G, V _( W; d4 j% w7 ~

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：

) U0 j3 Z* G0 ^( Q g9 u# v8 D' N

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 $ V/ L$ S; `, a4 l9 J # \7 [1 U# k P