氣象數(shù)據(jù)matlab處理

1、第二部分：數(shù)據(jù)處理與應(yīng)用,一、實(shí)測(cè)資料的質(zhì)量控制,* 實(shí)時(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制是科學(xué)研究和業(yè)務(wù)工作中一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，因?yàn)樗扇?shù)量質(zhì)量的高低直接影響到工作的成敗。 * 質(zhì)量控制方法：1、人工審查方法 2、（計(jì)算機(jī)編程）經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方法 （A）極值法：資料通常都有極大值（上限）和極小值（下限），通過(guò)各種方法確定出適當(dāng)?shù)臉O值作為判斷數(shù)據(jù)正確與否的上下限范圍。當(dāng)數(shù)據(jù)超出此范圍，則認(rèn)為該數(shù)據(jù)是可疑的，應(yīng)將其剔除。但當(dāng)對(duì)實(shí)測(cè)地海洋氣象資料不熟悉的情況下，很難確定適當(dāng)?shù)臉O值范圍。此時(shí)，可使用“萊因達(dá)”準(zhǔn)則進(jìn)行計(jì)算確定極值。 萊因達(dá)準(zhǔn)則：根據(jù)誤差理論，一般情況下，隨機(jī)誤差服從正態(tài)分布，以一段時(shí)間數(shù)據(jù)的平均值 代表

2、真值，對(duì)某個(gè)時(shí)刻的觀測(cè)數(shù)據(jù)Xi,若滿足 ,其中 為資料標(biāo)準(zhǔn)差，則認(rèn)為數(shù)據(jù)Xi可疑，應(yīng)剔除。,用萊因達(dá)準(zhǔn)則的前提是要有足夠大的觀測(cè)數(shù)據(jù)，當(dāng)n30km，則不應(yīng)該有天氣現(xiàn)象。而當(dāng)能見(jiàn)度=低云量）；氣溫與露點(diǎn)之間的關(guān)系（氣溫=露點(diǎn)溫度）；風(fēng)速與浪高的關(guān)系等。當(dāng)相關(guān)的兩個(gè)要素之間發(fā)生矛盾時(shí)，至少可以斷定其中一個(gè)要素是錯(cuò)誤的，但要判斷哪一個(gè)要素正確，哪一個(gè)要素錯(cuò)誤，還有一定困難。在實(shí)際業(yè)務(wù)和科研工作中，科技人員從分析圖或積累的經(jīng)驗(yàn)上，能判斷出對(duì)錯(cuò)。但在計(jì)算機(jī)上，軟件設(shè)計(jì)方面和運(yùn)行成本方面可能有一定困難。簡(jiǎn)單的處理辦法是將兩個(gè)要素都剔除，否則，就必須附加判斷條件，找到鄰近測(cè)站或鄰近時(shí)間點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。,二、

3、matlab軟件與語(yǔ)言基礎(chǔ),Matlab(Matrix Laboratory)是美國(guó) MathWorks公司開(kāi)發(fā)的一套高性能的數(shù)值分析和計(jì)算軟件，用于概念設(shè)計(jì),算法開(kāi)發(fā),建模仿真,實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)的理想的集成環(huán)境，是目前最好的科學(xué)計(jì)算類(lèi)軟件之一。 MATLAB，即“矩陣實(shí)驗(yàn)室”，它是以矩陣為基本運(yùn)算單元。具有強(qiáng)大的矩陣運(yùn)算能力：Matrix Laboratory（矩陣實(shí)驗(yàn)室），使得矩陣運(yùn)算非常簡(jiǎn)單。 MATLAB 已發(fā)展成為適合眾多學(xué)科，多種工作平臺(tái)、功能強(qiáng)大的大型軟件。在歐美等國(guó)家的高校，MATLAB已成為線性代數(shù)、自動(dòng)控制理論、數(shù)理統(tǒng)計(jì)、數(shù)字信號(hào)處理、時(shí)間序列分析、動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真等高級(jí)課程的基本教學(xué)

4、工具。成為攻讀學(xué)位的本科、碩士、博士生必須掌握的基本技能。在設(shè)計(jì)研究單位和工業(yè)開(kāi)發(fā)部門(mén)，MATLAB被廣泛的應(yīng)用于研究和解決各種具體問(wèn)題。在中國(guó)，MATLAB也已日益受到重視，短時(shí)間內(nèi)就將盛行起來(lái)，因?yàn)闊o(wú)論哪個(gè)學(xué)科或工程領(lǐng)域都可以從MATLAB中找到合適的功能。,70年代中期，Cleve Moler和他的同事開(kāi)發(fā)了LINPACK和EISPACK的Fortran子程序庫(kù) 70年代末期，Cleve Moler 在新墨西哥大學(xué)給學(xué)生開(kāi)線性代數(shù)，為學(xué)生編寫(xiě)了接口程序，這程序取名為MATLAB，即MATrix LABoratory 1983年春天，工程師John Little與Moler、Steve B

5、angert一起開(kāi)發(fā)了第二代專(zhuān)業(yè)版MATLAB 1984年，MathWorks公司成立，MATLAB正是推向市場(chǎng)，之后其功能不斷擴(kuò)充，版本不斷升級(jí)。,MATLAB 語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì),編程簡(jiǎn)單，類(lèi)似于其他語(yǔ)言，如C 集成度更高，擴(kuò)展性更好 數(shù)學(xué)問(wèn)題數(shù)值計(jì)算能力強(qiáng)大 由Maple內(nèi)核構(gòu)成的符號(hào)運(yùn)算工具箱可以繼承Maple所有解析解的求解能力 在數(shù)學(xué)、工程領(lǐng)域有各種“工具箱” 強(qiáng)大的系統(tǒng)仿真能力，Simulink建模 在控制界是國(guó)際首選的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言,啟動(dòng)MATLAB命令窗口 計(jì)算機(jī)安裝好MATLAB之后，雙擊MATLAB圖標(biāo)，就可以進(jìn)入命令窗口，此時(shí)意味著系統(tǒng)處于準(zhǔn)備接受命令的狀態(tài)，可以在命令窗口中直接輸

6、入命令語(yǔ)句。 MATLAB語(yǔ)句形式 變量表達(dá)式； a=8； 通過(guò)等于符號(hào)將表達(dá)式的值賦予變量。當(dāng)鍵入回車(chē)鍵時(shí)，該語(yǔ)句被執(zhí)行。語(yǔ)句執(zhí)行之后，窗口自動(dòng)顯示出語(yǔ)句執(zhí)行的結(jié)果。如果希望結(jié)果不被顯示，則只要在語(yǔ)句之后加上一個(gè)分號(hào)（；）即可。此時(shí)盡管結(jié)果沒(méi)有顯示，但它依然被賦值并在MATLAB工作空間中分配了內(nèi)存。,變量,（1）變量的命名：變量的名字必須以字母開(kāi)頭（不能超過(guò)19個(gè)字符），之后可以是任意字母、數(shù)字或下劃線；變量名稱(chēng)區(qū)分字母的大小寫(xiě)；變量中不能包含有標(biāo)點(diǎn)符號(hào)。 （2）一些特殊的變量 ans：用于結(jié)果的缺省變量名 i、j：虛數(shù)單位 pi：圓周率 eps：計(jì)算機(jī)的最小數(shù) inf：無(wú)窮大 realm

7、in：最小正實(shí)數(shù) realmax：最大正實(shí)數(shù) nan：不定量 not a number,賦值,直接賦值語(yǔ)句 賦值變量賦值表達(dá)式 例： a=pi2 a = 9.8696 例：表示矩陣 B=1+9i,2+8i,3+7j;4+6j 5+5i,6+4i;7+3i,8+2j 1i B = 1.0000 + 9.0000i 2.0000 + 8.0000i 3.0000 + 7.0000i 4.0000 + 6.0000i 5.0000 + 5.0000i 6.0000 + 4.0000i 7.0000 + 3.0000i 8.0000 + 2.0000i 0 + 1.0000i,冒號(hào)表達(dá)式 v=s1:s

8、2:s3 該函數(shù)生成一個(gè)行向量v，其中s1是起始值， s2是步長(zhǎng)（若省略步長(zhǎng)為1）， s3是最大值。 例：用不同的步距生成 (0,p) 間向量。 v1=0:0.2:pi v2=0:-0.1:pi %步距為負(fù)，不能生成向量，得出空矩陣 v3=0:pi v4=pi:-1:0 逆序排列構(gòu)成新向量 v5=0:0.4:pi,pi linspace(a,b,n) ones(m,n),基本語(yǔ)句格式 B=A(v1,v2) v1、 v2分別表示提取行（列）號(hào)構(gòu)成的向量。 例： A=1,2,3,4;3,4,5,6;5,6,7,8;7,8,9,0 A = 1 2 3 4 3 4 5 6 5 6 7 8 7 8 9

9、0 size(A) B1=A(1:2:end,:) 提取全部奇數(shù)行、所有列。 B1 = 1 2 3 4 5 6 7 8, B2=A(3,2,1,2,3,4) 提取3，2，1行、2，3，4列構(gòu)成子矩陣。 A = B2 = 1 2 3 4 6 7 8 3 4 5 6 4 5 6 5 6 7 8 2 3 4 7 8 9 0 B3=A(:,end:-1:1) 將A矩陣左右翻轉(zhuǎn)，即最后一列排在最前面。 B3 = 4 3 2 1 6 5 4 3 8 7 6 5 0 9 8 7,矩陣轉(zhuǎn)置 BA. C=A 矩陣翻轉(zhuǎn) 左右翻轉(zhuǎn) B=fliplr(A) 上下翻轉(zhuǎn) C=flipud(A) 旋轉(zhuǎn) 90o (逆時(shí)針）

10、D=rot90(A) 如何旋轉(zhuǎn)180o？ D=rot90(rot90(A) 矩陣乘方 MATLAB 實(shí)現(xiàn)： F=Ax,x=1 3;2 4 y=5 7;6 8 x2=reshape(x,4,1) y2=reshape(y,4,1) z1=x2 y2 z2=x2;y2,點(diǎn)運(yùn)算-矩陣對(duì)應(yīng)元素的直接運(yùn)算 數(shù)學(xué)表示 : MATLAB 實(shí)現(xiàn)： C=A.*B 例: A=1,2,3;4,5,6;7,8,0; B=A.A B = 1 4 27 256 3125 46656 823543 16777216 1 C=A.*A C = 1 4 9 16 25 36 49 64 0,邏輯變量： 非 0 表示邏輯 1 邏輯運(yùn)算（相應(yīng)元素間的運(yùn)算） 與運(yùn)算 Ai,j 顯示行標(biāo)，列標(biāo) ans = 3 1 2 2 3 2 2 3 all(A=5) 某列元素全大于或等于5時(shí)，相應(yīng)元素為1，否則為0。 ans = 0 0 0 any(A=5) 某列元素中含有大于或等于5時(shí)，相應(yīng)元素為1，否則為0。 ans = 1 1 1,三、數(shù)據(jù)分析處理,1、求平均風(fēng)速 2、求風(fēng)速的方差和標(biāo)準(zhǔn)差 3、質(zhì)量控制：極值法萊因達(dá)準(zhǔn)則 3、統(tǒng)計(jì)最大風(fēng)速及相應(yīng)的風(fēng)向 4、統(tǒng)計(jì)盛行風(fēng)向（聚類(lèi)） 5、插值 6、風(fēng)速連續(xù)時(shí)間序列的帶權(quán)重平滑,四、繪圖,matlab語(yǔ)言豐