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。

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 2 ]6 \; v# b1 h0 R5 c; r set(figure1,outerposition,SIZE.ScreenSize); %设置图窗位置和外部尺寸为显示屏大小 , e" b/ E) o& y) O% s( o, t T C=zeros(180,360); %预分配内存 9 u% n0 |0 s/ o6 H& t 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 % E0 C6 B5 h2 R8 H. O4 u clim=[-1000,3500]; %设定imagesc的数值范围 0 i" T1 N7 S9 ]9 G! z: U" I& r im=imagesc(C,clim); %创建image初始对象 $ d% p3 m4 L( G4 Q colormap(jet); %指定颜色映射类型为jet / ^8 m4 A1 Q0 V: [ txt=text(320,175,0,,"FontSize",20); %初始化一个text对象，用于显示年份和月份 ( k7 Z9 p, u8 f, y/ ? title(Sea Surface Temperature (From 1870.1 to 2020.11),Interpreter,latex,FontSize,20); axis off hold on cbar(); %显示预先设定的colorbar %% 5 R# q& i$ ^+ E4 {$ ? filename = SST.mp4; $ T5 j( s( b7 T, ^ fps=10; WriteObject=VideoWriter(filename,MPEG-4); %创建视频写入对象 9 O' n" L7 V: T8 C WriteObject.FrameRate=fps; WriteObject.Quality=100; open(WriteObject); $ n& Q" T1 d: r %% : {. q0 x3 X6 D8 q0 U$ R1 O SY(1:5,1)=[1870 1901 1931 1961 1991]; STR1(1:5,1)={HadISST1SST18701900,HadISST1SST19011930,HadISST1SST19311960,HadISST1SST19611990,HadISST1SST19912003}; , a, r) b4 n' X; t STR2(1:5,1)={SST1870_1900,SST1901_1930,SST1931_1960,SST1961_1990,SST1991_2003}; $ T% e0 i. v+ o! h$ f for m=4:19 sy=2000+m; str1=[HadISST1SST20,num2str(m,%02d)]; str2=[SST20,num2str(m,%02d)]; 5 m# [5 O' J, ~$ {/ | SY(m+2,1)=sy; STR1(m+2,1)={str1}; ' t6 F; g# H7 h* E6 l STR2(m+2,1)={str2}; . `$ a4 Q! c9 l end + `6 X5 `' K% b7 F! F! W SY(end)=2020; STR1(end)={HadISST1SST1}; 9 f9 Y% }7 D( V2 a2 T5 ] STR2(end)={SST2020}; [rowsize,~]=size(SY); ) g, `, A7 H: A for i=1:rowsize 4 Z: ~* l2 {& X8 u: x& u* R shsst(STR1{i},STR2{i},C,SY(i),WriteObject,im,txt) end % T1 {2 J2 K, M3 R hold off close(WriteObject) 1 f' K# f, ~6 }+ r) Z4 ^8 |* w3 I %% # \9 P _* e) A functioncbar()Tem=(-10:5:35); 5 n/ `+ a; e+ }5 M, S, Q labcell=cell(1,10); %用于存储colorbar标签 for i=1:10 labcell(i)={[${,int2str(Tem(i)),\,}^oC$]}; - R) o; n3 S$ F end 4 O; u4 k& M9 d/ z cb=colorbar; cb.TickLabelInterpreter=latex; %设置colorbar的刻度标签解释器为latex cb.TickLabels=labcell; - J* n* o2 _ r1 P/ Y) C: _+ } cb.FontSize=12; end & l* z6 d' A1 q! i" q/ t 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 3 _4 c7 w" D. E1 @6 M$ x4 R" u n1=n1/181-1; %数据每181行是一个月的全球SST数据 for i=0:n1 ' c7 L6 Z0 L9 Q$ M$ k$ b9 n& n eval([C(:,=,str1,(2+181*i:181+181*i,1:360);]); C(C==-32768)=NaN; 2 N2 j$ Q. P) W( k- _. | 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 7 J8 s- \6 K- H9 y9 j- ` set(txt,String,[int2str(sy+floor(i/12)),-,int2str(mod(i,12)+1)]); %更新文本 frame=getframe(gcf); . {- _: b q- i, } writeVideo(WriteObject,frame); end ( M& }" w$ Z8 r4 W1 E7 r eval([clear ,str1]); end

效果图：

& C. `+ ]4 M1 b) h1 f

9 }! K+ j2 _- e' L

数据来源网站：

; }# v: K4 q: `% ^0 J

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

/ R0 ^( o9 K4 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/)

9 v2 L. d& I7 _+ J- J r' ~+ I- [

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

5 U4 m) u7 u7 O

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 5 a' a- M0 @7 u $ ]2 {6 ~% ` T" _5 F" l8 l( J* S7 D