《海洋科学导论整理.tp.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《海洋科学导论整理.tp.ppt（153页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、海洋数据处理及可视化 任课教师信息 姓名 孟祥凤单位 海洋环境学院办公地点 鱼山校区文苑楼302崂山校区海洋环境学院307联系电话 13553001635Email mengxf 课程性质 新开课程短学时 集中时间授课实践性强 上机时间多类似内容课程海洋专业Matlab 大气专业GrADS 并入天气学 开课目的 培养和强化海洋学专业人才读取 处理和分析数据以及绘图的能力要求学生通过该课程的学习 掌握读取多种类型海洋数据的方法以及几种通用绘图软件和专业绘图软件的基本使用方法短期可服务于毕业论文环节 长期可为将来进行科研和业务工作奠定基础 海洋数据存储形式 1Ascii码 2二进制格式 3netc
2、df格式 海洋数据读取 处理方法 1Fortran读取 处理方法 2Matlab读取 处理方法通用绘图软件 1Graher 2Surfer 3Matlab 专业绘图软件 1GrADS 2FERRET 讲课内容 参考资料 Grapher2 docSurfer7 docSurfer8初学者中文参考手册 docMATLAB相关书籍 清华大学课件 GrADS气象图形系统使用方法 GrADS实用手册 grads ug pdf FERRETUSER SGUIDE ferret users guide v602 pdf 考核方法 闭卷考试占30 平时成绩占20 出勤 课堂表现等上机成绩占50 上机实践 上机
3、考试 作业完成情况等 第一章绪论 海洋数据及其常见存储形式通用绘图软件专业绘图软件 利用海洋数据进行绘图可以采用的绘图软件有多种 主要分通用绘图软件和专业绘图软件两大类 通用绘图软件 Grapher Surfer Matlab Origin等Grapher主要功能二维制图Surfer主要功能三维制图Matlab二维 三维制图均可 专业绘图软件 利用海洋数据绘图可以采用的专业绘图软件有多种GrADS FERRET GMT等 第二章海洋数据 海洋数据包含信息常见存储格式 海洋数据包含信息 现场观测潮位 温 盐 流 水色 透明度 叶绿素 溶解氧等 通常有单点单变量 单点多变量 深度剖面 大面观测等
4、特点 资料时间或 和 空间上不连续 单个文件存储量不大 通常以ASCII码形式储存通用绘图软件的讲解主要针对这种资料 海洋数据包含信息 卫星观测海表高度 海温 水色 风速等模式输出资料以及同化观测资料的模式资料海表高度 温 盐 流等由多年观测的多种资料经过分析处理得到的资料产品包含气候态的温 盐 通量等信息如Levitus COADS HadSST等通常存储为格点资料 特点 在时间和 或 空间上连续性好 数据 按照时间顺序 依次分布在固定的空间网格点上 通常为二进制或Netcdf格式专业绘图软件的讲解主要针对这类数据进行 海洋数据常见存储格式 ASCII码 文本文件 存储量大 读取速度慢 便于
5、对字符操作 可读性好 不适合存储海量数据二进制存储量小 读取速度快 便于存放中间结果及海量数据 不能直接读取 需要借助软件 读取时相关控制常常与存储设备有关 NetCDF格式存储量小 读取速度快 自说明功能 读取方式灵活 不需要与存储设备有关的控制 作业 在自己的电脑上安装本课程将要用到的软件 Grapher Surfer Matlab NetcdfforMatlab Fortran GrADS Ferret找资料 王秀芹老师以前的海洋学绘图练习 青岛的潮汐资料 寻找以及下载数据ETOPO5 Levitus COADS HadleySST AVHRRSST SODA ECCO等 通用绘图软件使
6、用简介 数据处理及可视化的实用价值 股票分析 最高价 最低价 开盘 收盘学生成绩分析社会结构 男女比例 年龄分布 工 农 商 教育 科研 政府 无业人员的比例等等的分析气候变化 全球变暖 海平面升高等 通用绘图软件 Grapher Surfer Matlab Origin等Grapher主要功能二维制图Surfer主要功能三维制图Matlab二维 三维制图均可 Grapher及其使用简介 美国Colorado的GoldenSoftware公司研制开发的绘图软件 早期多用于二维绘图 新版本也具有三维绘图功能 常用操作1 散点图 点聚图 和点线图 line symbol 作业 用Levitus资料
7、绘出湾流区马尾藻海 副热带北太平洋 副热带北太平洋 的温度盐度散点图作业 用Levitus资料绘出180E EQ上温度 盐度随深度的分布作业 用Levitus资料绘出180E 30S EQ 30N 30m处温度的季节变化作业 用TOGA TAO绘出某经 纬度上不同深度处海水温度的日变化 常用操作2 高低收盘图 hi low close 做图时需要至少5列数据作业 采用高低收盘图绘出青岛2005年1月潮汐 作业2 查阅近期某年某月潮汐表了解青岛的潮位信息 分析其变化规律 并用图表示出来 常用操作3 饼图pie棒图bar作业 某大学某专业某班考试成绩分布如下 50分以下2人 51 60分3人 61
8、 70分7人 71 80分15人 81 90分10人 91 10分3人 请用饼图示出该班级的成绩构成 请用棒图形式表示 作业 全球水资源的分布情况 请用饼图示出 绘图实例1 绘图实例2 绘图实例3 绘图实例4 绘图实例5 绘图实例6 绘图实例7 Surfer及其使用简介 同Grapher一样 Surfer也是美国Colorado的GoldenSoftware公司研制开发的绘图软件 但其主要用于三维绘图 具有插值功能 可读入空间上离散的或不等间距的数据 将其插值为均匀空间网格的格点数据 grd 备注 插值方法很重要 选择不好可能会产生虚假信息绘图时根据具体操作可能读入的数据格式有以下几种 grd
9、 bln CSB等 格点数据 grd的存储形式 GSASCII码GS二进制 缺省 Surfer7 grd 基本操作 读入数据进行网格化处理 生成Surfer可识别的网格数据 grd Blank处理 绘图 常用操作1 等值线 contour 用test dat进行演示练习 用1939年8月黄海表层海水温度观测资料 绘等值线图 要求等值线间距1 C 每隔5 C等值线加粗 常用操作2 矢量图 vector 作图时需要1个或2个 grd文件用test grd练习一下 常用操作3 加载底图 base 作图时需要 bln csb文件用world bln和world0360 bln练习一下 bln文件的结构
10、 Length flag5 1数据点个数 5 标识 1 标示闭合曲线内部被blank掉 0表示外部被blank掉 X1 y1X2 y2X3 y3X4 y4X5 y5 常用操作4 对格点数据进行blank处理需要一个 grd bln用test grd练习一下 常用操作5 线网图 wireframe 用sample3 dat练习一下 常用操作6 光栅图 imagemap 用sample3 dat练习一下 常用操作7 阴影地貌图 shadedreliefmap 用sample3 dat练习一下 常用操作8 2个图形以上时 可能用到以下操作图形堆垒 stackmaps 图形迭合 Overlaymaps
11、 用sample3 dat练习一下 绘图实例1 绘图实例2 绘图实例3 绘图实例4 绘图实例5 绘图实例6 绘图实例7 绘图实例8 Matlab及其使用简介 Matlab 全名MatrixLaborotory 矩阵实验室 由美国MathWorks公司开发 是一个功能强大 适用于多个专业领域的通用软件 1984年推出1 0版 目前已发布至2006版Matlab可用于数值分析 数值和符号计算 工程与科学绘图 数字图像处理 数字信号处理 通讯系统设计与仿真等 MATLAB的优点 1 容易使用2 可由多种操作系统支持 Windows Linux等 3 适合矩阵运算4 丰富的内部函数5 强大的图形和符号
12、功能6 与其他软件和语言有良好的对接性Mathematics Maple等 MATLAB的缺点 运行效率较低由于MATLAB是一种合成语言 因此 与一般的高级语言相比 用MATLAB编写的程序运行起来时间往往要长一些 矩阵运算可能例外 价格比较贵一般的用户可能支付不起它的高昂费用 但是 购买MATLAB的昂贵费用在很大程度上可以由使用它所编写的程序的价值抵消 MATLAB的主界面 命令窗口 工作区窗口 命令历史窗口 菜单栏 工具栏 MATLAB的路径设置 路径设置除MATLAB默认的搜索路径外 用户可以设置搜索路径 设置方法为 选择MATLAB窗口中的File SetPath命令 进入路径搜索
13、对话框 添加选中目录 添加选中目录及其子目录 NetcdfforMATLAB的安装 解压netcdftoolbox rar 把解压后的目录拷贝到matlab主程序所在的目录 其他位置也可 路径设置 在Matlab中File Setpath Addwithsubfolders将解压后的这两个文件目录mexcdf53 pcwin和netcdf添加上 将mexcdf53 pcwin PCWIN中的两个dll文件复制到MATLAB下的 bin win32里面 Matlab基本使用方法 可直接在commandwindow直接发指令也可以通过运行 m文件 常用的操作命令 常用标点符号 Matlab基本功能
14、 这里只列出了本课程我们关心的几种 简单的数学运算直接计算 也可用变量表达式给变量赋值后进行计算二维和三维绘图 数值运算符号 Matlab绘图 绘图数据的准备可直接在命令窗口下输入 或生成 数据也可从外部加载数据ASCII数据的加载二进制数据的加载Netcdf数据的加载基本的绘图命令图形注释 ASCII数据的加载 直接load目录 文件名 dat txt mat 二进制形式储存 但是也用load指令 或aa load 目录 文件名 将文件内的数字信息 赋值给变量aa或fid fopen 目录 文件名 r data fscanf fid f 将文件内的数字信息 赋值给变量data 二进制数据的加
15、载 fid fopen etopo5 gds rb all fread fid 4320 2161 float32 contour all 或all fread fid inf float32 rose reshape all 4320 2161 contour rose Netcdf数据的加载 ncload etopo120 cdf 或file 目录名 文件名 cdf aa netcdf file aa 1 显示第一个变量的信息 aa n 基本的绘图命令 绘制基本线性图 2 绘图的一般步骤 基本的绘图步骤 3 绘制二维曲线图 plot y plot x y plot x y1 x y2 pl
16、ot x y1 r x y2 绘制散点图 scatter x y 默认为蓝色圆圈scatter x y z 对应x y各点标记的大小用z来设定scatter3 x y z scatter x y s s颜色 标记类型 rd scatter filled 圆圈填充为实心 绘制二维曲线图 x 0 0 01 10 y tan x plot x y 曲线的色彩 线型和数据点型 曲线的色彩 线型和数据点型参数定义 plot x y b x y r 坐标轴的控制 axis xminxmaxyminymax axis xminxmaxyminymaxzminzmax axistight坐标范围限制在数据范围内axisij矩阵形式坐标 原点在左上角axisxy直角坐标axison off 同一页面多个分图 subplot函数可以实现多个图形的绘制 x 0 0 1 20 subplot 2 2 1 plot x sin x subplot m n p m行 n列 第p个分图subplot m n 1 2 subplot 2 2 13 subplot 2 2 2 subplot 2 2 4 2 图形注释
