基于matlab的全球海洋表面温度数据可视化

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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。

8 a/ Q; [! C: I% {8 V

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 6 v5 u$ _* I# |* w3 C" \, {# N set(figure1,outerposition,SIZE.ScreenSize); %设置图窗位置和外部尺寸为显示屏大小 / }" Q! h9 U2 M6 B, S- Q/ f8 l C=zeros(180,360); %预分配内存 7 W6 v2 Y& M3 {, J& g" F 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 7 c0 v2 F' P+ R; A; ?( d: H! Y STR2=STR1; %%用于存储文件名 # [. s- N; K, ]* r- R clim=[-1000,3500]; %设定imagesc的数值范围 / b5 Y# X) t9 [( \ 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 & g! d2 Q& G9 v: O! ~% G# ~ title(Sea Surface Temperature (From 1870.1 to 2020.11),Interpreter,latex,FontSize,20); , Q( l3 x8 L/ ]6 O6 G: ^ axis off # d7 \! M) H6 h& \$ R2 k hold on cbar(); %显示预先设定的colorbar 0 ^ m4 n/ n1 s- n/ E/ C %% filename = SST.mp4; fps=10; WriteObject=VideoWriter(filename,MPEG-4); %创建视频写入对象 WriteObject.FrameRate=fps; / \8 V. E1 J( W4 U0 y' {; R WriteObject.Quality=100; open(WriteObject); : G! M, Y0 E- R %% 9 i5 X, E( S5 `- o0 m+ r 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 5 W) d6 }1 F( H- R sy=2000+m; 7 n0 F: C' I0 u9 ^- `+ p str1=[HadISST1SST20,num2str(m,%02d)]; str2=[SST20,num2str(m,%02d)]; + G% n* Z3 ?1 s& M; ~ SY(m+2,1)=sy; STR1(m+2,1)={str1}; STR2(m+2,1)={str2}; end SY(end)=2020; STR1(end)={HadISST1SST1}; : L; v5 e/ G+ B- z! P4 ? STR2(end)={SST2020}; [rowsize,~]=size(SY); . y( y0 L+ b4 C- I for i=1:rowsize 0 d6 U5 H0 N9 J shsst(STR1{i},STR2{i},C,SY(i),WriteObject,im,txt) ; O4 v- I' P; N2 ? end + _1 T# u* ]) H& |% [" `& ~, w , }; Y: j; } h4 y$ \! \8 ^+ N/ s$ j hold off * t5 R8 D1 _3 D1 K5 X close(WriteObject) 9 l X8 ?5 k' c; X5 V; ?; ? %% functioncbar()Tem=(-10:5:35); - Z- {4 X5 b8 _ labcell=cell(1,10); %用于存储colorbar标签 " G, x; ^9 i" l0 I6 M for i=1:10 ( w( b4 p+ ?4 Z2 e* ]8 J labcell(i)={[${,int2str(Tem(i)),\,}^oC$]}; end 9 q$ c& a* { z8 x) m% H8 f9 ?+ \ cb=colorbar; cb.TickLabelInterpreter=latex; %设置colorbar的刻度标签解释器为latex cb.TickLabels=labcell; 5 P7 x: a% W" j) B( s* q cb.FontSize=12; end 7 A0 y; n, P; ~/ y7 V( L0 N8 f5 y 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 D) j( T1 p7 ]4 A, e 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 . H4 Z6 r# J8 v$ L 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 $ v/ |0 N( Z* p1 i% z0 T frame=getframe(gcf); writeVideo(WriteObject,frame); end eval([clear ,str1]); * g' E2 s$ @! Q ` end % p0 |, ]+ V* J0 E5 |6 G+ f

效果图：

/ Y) V) k" b) x$ M4 Q. O! [- K; ?8 p

数据来源网站：

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

$ `" N2 u8 c1 S! W* ?+ Y

(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/)

1 J' F+ d, r: m3 ?: R8 y6 Z

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

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 , T2 E8 e: h4 }8 a( O% e' K 0 L# j; S, ~ e& F- ~3 e) D! S