MATLAB 长度和像素_气象编程 | Matlab教程:nc文件的打开和使用m_map绘制海温图

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在大气科学中，matlab可以用于小规模的科学计算，也可以绘制各类气象图，做各种统计运算，功能强大。由于近期在家休息关系，顺便写写使用m_map和matlab读取和绘制海温图的教程。笔者花费了一天的时间学习了m_map(入门，熟悉下语法)，遇到一些难点，希望通过我对这个例子的分解，能化简入门难度，从而能帮助到有需要的人。

如果没有安装过m_map，则需要额外的安装，可以参考这个帖子：

https://blog.csdn.net/wokaowokaowokao12345/article/details/88354118

总体思路是：输入路径，文件名，读取范围，时间层，变量名等，调用m_map绘制

1)输入路径，文件名，读取范围

input('string','s')      输入函数，string的内容会打印在屏幕，有 's' 的情况下是输入字符串，没有的情况下输入数字

clc;clear;%输入文件InPath = input('请输入文件完整路径：','s');    file_name = input('输入文件名：','s');boundary = input('输入绘图范围，格式：[起始经度 终止经度 起始纬度 终止纬度]\n');

2)打开NC文件，显示NC文件信息

strcat(a, b, ......)          合并字符串a，b......，如果直接打上去的字符串记得用引号括起来；例如：strcat('app',  'ple')输出就是apple

ncdisp( 'source' )    显示NC文件信息，其中source是文件位置

%文件打开与数据载入source1 = strcat(InPath,file_name);  %文件源,strcat函数：合并字符串ncdisp(source1);                     %查阅和显示NC文件信息

3)读取NC文件的精度，时间层数等，方便后面的计算

同时需要注意的是，不同的NC文件对经纬度和时间层数的表述并不一致，一些NC文件会将longitude简写为lon；latitude简写为lat；时间层数为其他的表述，这个需要我们注意并适当修改；以下代码是ECMWF的描述：

length( 矩阵名 )   查询矩阵长度

lon = ncread(source1,'longitude');   %查阅经度信息loncount = length(lon);              %查阅经度的精度(有多少格点)lat = ncread(source1,'latitude');    %查阅纬度信息latcount = length(lat);              %查阅纬度精度(有多少格点)time = ncread(source1,'time');       %查阅时间层数信息ticount = length(time);              %查阅时间层数

4)显示时间层数，避免超出NC文件的范围，并且根据需要选择变量

disp(  )     把括号内的内容打印在屏幕上

disp('时间层数为：')disp(ticount);                       %显示时间层数t = input('输入绘制的时间层：');varname = input('输入变量：','s');    %根据ncdisp显示的变量输入绘图

5)我们在前面输入了我们要绘制的经纬度，这个语句是对我们规定经纬度进行查询，把绘图区域规定在一定的范围内，得出对应的矩阵区域(matlab中数据可以看成一个n维矩阵)

find( 条件 )  查询函数，查询对应的矩阵位置

%查找绘制范围对应的所在矩阵的位置，相当于截取一小段矩阵lon_scope = find(lon >= boundary(1) & lon<=boundary(2));lat_scope = find(lat >= boundary(3) & lat<=boundary(4));lon_number = length(lon_scope);     lat_number = length(lat_scope);

6)得出对应的矩阵，使用ncread语句读取NC文件，并储存在变量中

ncread(source,varname ,start,count,stride)

其中：source：文件路径

varname：要绘制的变量名

start：初始读取位置

count：读取范围

stride：读取步长

imrotate( 矩阵或图像名, 旋转角度n )  将图像所对应的矩阵旋转n度，要注意的是正方向是逆时针方向；

start = [lon_scope(1),lat_scope(1),1];    %初始位置count = [lon_number,lat_number,ticount];  %读取范围 stride1 = [1,1,1];                        %读取步长sst1 = ncread(source1,varname ,start,count,stride1);sst_plot = imrotate(sst1(:,:,t), 90);    %旋转矩阵，因为matlab是列优先

7)设置投影方式，绘制范围

m_proj('投影方式',  'lat',  [纬度范围], 'lon', [经度范围])

其他的投影方式参见官方文档

m_proj('Mercator','lat',[boundary(3) boundary(4)],'lon',[boundary(1) boundary(2)]);

8)生成网格

linspace(x1, x2, N)   x1 开始数值；x2 结束数值；N生成个数，生成从x1开始到x2结束的N个均匀分布的行向量

meshgrid( x, y )    将向量x和向量y规定的区域(类似于经纬度)生成格点，比如x是经度向量，y是纬度向量的话，将会生成一个以x为经度，y为纬度的坐标网格。

lon_1=linspace(boundary(1),boundary(2),lon_number); [plon,plat]= meshgrid(lon_1,lat_1);hold on

9)绘制内容

m_pcolor(lon, lat, varname)   这个函数的功能是把要绘制的格点数据，绘制在地图上，样式是伪色彩图。其中：lon上个步骤中meshgrid函数生成的经度格点；lat上个步骤meshgrid函数生成的格点(应该说是句柄比较合适)，也就是meshgrid等号前的2个句柄。

m_coast( )  这个函数是绘制海岸线，并规定海岸线颜色，陆地填充颜色等。(这个代码我忘了添加陆地颜色了)

m_grid( )     绘制边框，其具体设置见官方文档，代码中，('box','fancy')指的是绘制外边框，选择fancy样式，这时候默认是黑白交替的样式

m_pcolor(plon,plat,sst_lot)             %添加我们要画的内容m_coast('color',[0 0 0],'linewidth',2);  %绘制海岸线，填充陆地m_grid('box','fancy')                    %添加边框hold on

10)添加标题和色标

title('标题文字', 'fontsize', 15)   fontsize后面的数字是设置字体大小

colorbar('h')    添加色标

下面的set  设置色标属性

title('SST','fontsize',15) %标题%添加色标h = colorbar('h');set(get(h,'title'),'string','摄氏度℃');hold on

我们对其进行编译，运行：

输入路径时结尾记得加上“ \ ”符号，输入文件名记得加上后缀名，输入范围时经纬度用空格区分，输入时记得加上中括号[  ]，我们绘制西太平洋的SST

输入的变量名可以在上面输出的NC文件信息中找到

输出结果

由于本文较为仓促，仅学了一天m_map，难免会有疏漏；笔者代码水平还属于入门中的入门水平，有很多代码写的时候并不规范，希望引以为戒！水平较低，希望前辈们指出不足的地方

附完整代码：

clc;clear;%输入文件InPath = input('请输入文件完整路径：','s');    file_name = input('输入文件名：','s');boundary = input('输入绘图范围，格式：[起始经度 终止经度 起始纬度 终止纬度]\n');%文件打开与数据载入source1 = strcat(InPath,file_name);  %文件源,strcat函数：合并字符串ncdisp(source1);                     %查阅NC文件信息lon = ncread(source1,'longitude');   %查阅经度信息loncount = length(lon);              %查阅经度的精度(有多少格点)lat = ncread(source1,'latitude');    %查阅纬度信息latcount = length(lat);              %查阅纬度精度(有多少格点)time = ncread(source1,'time');       %查阅时间层数信息ticount = length(time);              %查阅时间层数disp('时间层数为：')disp(ticount);                       %显示时间层数t = input('输入绘制的时间层：');varname = input('输入变量：','s');    %根据ncdisp显示的变量输入绘图%查找绘制范围对应的所在矩阵的位置，相当于截取一小段矩阵lon_scope = find(lon >= boundary(1) & lon<=boundary(2));lat_scope = find(lat >= boundary(3) & lat<=boundary(4));%绘制范围的数据量lon_number = length(lon_scope);     lat_number = length(lat_scope);start = [lon_scope(1),lat_scope(1),1];    %初始位置count = [lon_number,lat_number,ticount];  %读取范围 stride1 = [1,1,1];                        %读取步长sst1 = ncread(source1,varname ,start,count,stride1);sst_plot = imrotate(sst1(:,:,t), 90);    %旋转矩阵，因为matlab是列优先%墨卡托投影，规定绘制范围m_proj('Mercator','lat',[boundary(3) boundary(4)],'lon',[boundary(1) boundary(2)]);%生成网格lat_1=linspace(boundary(3),boundary(4),lat_number);lon_1=linspace(boundary(1),boundary(2),lon_number); [plon,plat]=meshgrid(lon_1,lat_1);hold on%绘制图形m_pcolor(plon,plat,sst_plot)             %添加我们要画的内容m_coast('color',[0 0 0],'linewidth',2);  %绘制海岸线，填充陆地m_grid('box','fancy')                    %添加边框hold on%添加标题title('SST','fontsize',15) %标题%添加色标h = colorbar('h');set(get(h,'title'),'string','摄氏度℃');hold on

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