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。

$ c9 [0 @) \2 m/ e G) A9 ?9 ~

matlab程序代码：

' F8 Q! M, w' P4 g! I- {

%对图窗属性进行初始化 figure1 = figure(1); %创建图窗并获取图窗句柄 " ^. w: G" E7 h3 U4 Y" L* \2 M SIZE=get(0); %获取显示屏信息 : B! c4 B4 T! ` set(figure1,outerposition,SIZE.ScreenSize); %设置图窗位置和外部尺寸为显示屏大小 ( s) R% F8 |% O6 r" s( \+ c C=zeros(180,360); %预分配内存 - l5 ~/ l, |6 h- i/ q I/ C4 s SY=zeros(22,1); %用于存储每一份数据的起始年份 * K+ Y# ^) D3 R; y* y STR1=cell(22,1); %用于存储变量名 STR2=STR1; %%用于存储文件名 A0 A, c3 l, d. I6 X6 L* R clim=[-1000,3500]; %设定imagesc的数值范围 0 N4 {' P$ }5 Z' L: @% A im=imagesc(C,clim); %创建image初始对象 ! H1 `7 s4 S- ^ 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); & T( |7 X4 v# N9 D axis off & J. Y0 c2 o- a! b: H2 R+ ^; Q2 R hold on ( i; {9 H: X3 U/ U6 p: X cbar(); %显示预先设定的colorbar 6 s* v9 ~: Z8 r6 |4 ] %% filename = SST.mp4; 9 {# q! f2 k# l4 `- L1 Y/ f fps=10; , O2 a) u% v# s! z+ M WriteObject=VideoWriter(filename,MPEG-4); %创建视频写入对象 WriteObject.FrameRate=fps; WriteObject.Quality=100; ( ?4 L' _; @7 i( t) C0 ?% o# L 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}; 4 A$ P, N4 j0 g& ]6 C) } for m=4:19 sy=2000+m; . ~5 E: H1 h5 F6 C str1=[HadISST1SST20,num2str(m,%02d)]; str2=[SST20,num2str(m,%02d)]; SY(m+2,1)=sy; STR1(m+2,1)={str1}; 2 \4 d9 X# W0 T% N! ]6 `( T- s STR2(m+2,1)={str2}; end # X+ Q7 A4 \, S. w2 q7 y+ ^& l SY(end)=2020; 6 q5 y# r" R. o/ W8 s' | STR1(end)={HadISST1SST1}; A, r) C$ M7 M: K STR2(end)={SST2020}; 0 x6 C$ k/ }' m+ P1 p6 L [rowsize,~]=size(SY); * J* U: D. {3 I0 O* R( M9 M$ b for i=1:rowsize shsst(STR1{i},STR2{i},C,SY(i),WriteObject,im,txt) end ' i4 V& d8 Q- n! H9 V4 w hold off close(WriteObject) %% . z% o7 c( }7 I' m( l l l functioncbar()Tem=(-10:5:35); labcell=cell(1,10); %用于存储colorbar标签 % g, O" X9 F+ [8 z for i=1:10 labcell(i)={[${,int2str(Tem(i)),\,}^oC$]}; end cb=colorbar; l. x& e! S+ D% ]8 w cb.TickLabelInterpreter=latex; %设置colorbar的刻度标签解释器为latex + I% \* K6 m+ J2 _1 f cb.TickLabels=labcell; cb.FontSize=12; end 8 `/ \0 T% ^/ u2 K; L1 }' _ functionshsst(str1,str2,C,sy,WriteObject,im,txt)load([str2,.mat],str1); - Q( L: g) j& n7 R/ y eval([[n1,~]=size(,str1,);]); %利用eval()函数执行文本代表的语句 - r" W e* d' b, S4 a+ o* ] n1=n1/181-1; %数据每181行是一个月的全球SST数据 for i=0:n1 & N% g$ |6 B% `8 l4 |; { |* O+ J1 ~ 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 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 ! I4 k: x! r* i% c# i* q) ~1 y set(txt,String,[int2str(sy+floor(i/12)),-,int2str(mod(i,12)+1)]); %更新文本 frame=getframe(gcf); 9 r) N7 X3 ~! q5 P* j; s/ Y writeVideo(WriteObject,frame); end eval([clear ,str1]); - s; N W0 t: U3 O$ M0 k" g* R& P f+ o end

效果图：

4 j1 t# b [+ V8 b+ [

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：

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

$ P' k7 H; t' B6 p

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）

2 ~/ F' _* q# N- q/ |

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