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、實測資料的質(zhì)量控制,* 實時觀測數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制是科學(xué)研究和業(yè)務(wù)工作中一個重要的環(huán)節(jié)，因為所采取數(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、（計算機編程）經(jīng)驗統(tǒng)計方法 （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，則認為該數(shù)據(jù)是可疑的，應(yīng)將其剔除。但當(dāng)對實測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，可使用“萊因達”準則進行計算確定極值。 萊因達準則：根據(jù)誤差理論，一般情況下，隨機誤差服從正態(tài)分布，以一段時間數(shù)據(jù)的平均值 代表

2、真值，對某個時刻的觀測數(shù)據(jù)Xi,若滿足 ,其中 為資料標準差，則認為數(shù)據(jù)Xi可疑，應(yīng)剔除。,用萊因達準則的前提是要有足夠大的觀測數(shù)據(jù)，當(dāng)n30km，則不應(yīng)該有天氣現(xiàn)象。而當(dāng)能見度=低云量）；氣溫與露點之間的關(guān)系（氣溫=露點溫度）；風(fēng)速與浪高的關(guān)系等。當(dāng)相關(guān)的兩個要素之間發(fā)生矛盾時，至少可以斷定其中一個要素是錯誤的，但要判斷哪一個要素正確，哪一個要素錯誤，還有一定困難。在實際業(yè)務(wù)和科研工作中，科技人員從分析圖或積累的經(jīng)驗上，能判斷出對錯。但在計算機上，軟件設(shè)計方面和運行成本方面可能有一定困難。簡單的處理辦法是將兩個要素都剔除，否則，就必須附加判斷條件，找到鄰近測站或鄰近時間點數(shù)據(jù)進行比較。,二、

3、matlab軟件與語言基礎(chǔ),Matlab(Matrix Laboratory)是美國 MathWorks公司開發(fā)的一套高性能的數(shù)值分析和計算軟件，用于概念設(shè)計,算法開發(fā),建模仿真,實時實現(xiàn)的理想的集成環(huán)境，是目前最好的科學(xué)計算類軟件之一。 MATLAB，即“矩陣實驗室”，它是以矩陣為基本運算單元。具有強大的矩陣運算能力：Matrix Laboratory（矩陣實驗室），使得矩陣運算非常簡單。 MATLAB 已發(fā)展成為適合眾多學(xué)科，多種工作平臺、功能強大的大型軟件。在歐美等國家的高校，MATLAB已成為線性代數(shù)、自動控制理論、數(shù)理統(tǒng)計、數(shù)字信號處理、時間序列分析、動態(tài)系統(tǒng)仿真等高級課程的基本教學(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)計研究單位和工業(yè)開發(fā)部門，MATLAB被廣泛的應(yīng)用于研究和解決各種具體問題。在中國，MATLAB也已日益受到重視，短時間內(nèi)就將盛行起來，因為無論哪個學(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和他的同事開發(fā)了LINPACK和EISPACK的Fortran子程序庫 70年代末期，Cleve Moler 在新墨西哥大學(xué)給學(xué)生開線性代數(shù)，為學(xué)生編寫了接口程序，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一起開發(fā)了第二代專業(yè)版MATLAB 1984年，MathWorks公司成立，MATLAB正是推向市場，之后其功能不斷擴充，版本不斷升級。,MATLAB 語言的優(yōu)勢,編程簡單，類似于其他語言，如C 集成度更高，擴展性更好 數(shù)學(xué)問題數(shù)值計算能力強大 由Maple內(nèi)核構(gòu)成的符號運算工具箱可以繼承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” 強大的系統(tǒng)仿真能力，Simulink建模 在控制界是國際首選的計算機語言,啟動MATLAB命令窗口 計算機安裝好MATLAB之后，雙擊MATLAB圖標，就可以進入命令窗口，此時意味著系統(tǒng)處于準備接受命令的狀態(tài)，可以在命令窗口中直接輸

6、入命令語句。 MATLAB語句形式 變量表達式； a=8； 通過等于符號將表達式的值賦予變量。當(dāng)鍵入回車鍵時，該語句被執(zhí)行。語句執(zhí)行之后，窗口自動顯示出語句執(zhí)行的結(jié)果。如果希望結(jié)果不被顯示，則只要在語句之后加上一個分號（；）即可。此時盡管結(jié)果沒有顯示，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頭（不能超過19個字符），之后可以是任意字母、數(shù)字或下劃線；變量名稱區(qū)分字母的大小寫；變量中不能包含有標點符號。 （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：計算機的最小數(shù) inf：無窮大 realm

7、in：最小正實數(shù) realmax：最大正實數(shù) nan：不定量 not a number,賦值,直接賦值語句 賦值變量賦值表達式 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,冒號表達式 v=s1:s

8、2:s3 該函數(shù)生成一個行向量v，其中s1是起始值， s2是步長（若省略步長為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，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),基本語句格式 B=A(v1,v2) v1、 v2分別表示提取行（列）號構(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 (逆時針）

10、D=rot90(A) 如何旋轉(zhuǎn)180o？ D=rot90(rot90(A) 矩陣乘方 MATLAB 實現(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,點運算-矩陣對應(yīng)元素的直接運算 數(shù)學(xué)表示 : MATLAB 實現(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 邏輯運算（相應(yīng)元素間的運算） 與運算 Ai,j 顯示行標，列標 ans = 3 1 2 2 3 2 2 3 all(A=5) 某列元素全大于或等于5時，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，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)速的方差和標準差 3、質(zhì)量控制：極值法萊因達準則 3、統(tǒng)計最大風(fēng)速及相應(yīng)的風(fēng)向 4、統(tǒng)計盛行風(fēng)向（聚類） 5、插值 6、風(fēng)速連續(xù)時間序列的帶權(quán)重平滑,四、繪圖,matlab語言豐