MATLAB | MATLAB海洋、气象数据colormap配色补充包(NCL color tables)

nclCM

slandarer

6784人浏览 · 2022-11-19 12:37:19

slandarer · 2022-11-19 12:37:19 发布

众所周知，海洋、气象、水文等一系列学科绘制图像时，因很多时候涉及要将陆地海洋分开或者应对一些非常特殊的情况，因此有很多非常特别的colormap，我之前虽然做过一些常用colormap的补充包但是依旧是无法完全应对各种特殊的colormap，

而NCL(The NCAR Command Language)是一种专门为科学数据处理以及数据可视化设计的高级语言，很适合用在气象数据的处理和可视化上。该语言内置了一系列非常适合气象数据的colormap，于是我将其也做出了一个MATLAB colormap补充包！！

前言及所作工作

先说明如果不适用该补充包如何获取颜色数据，颜色数据是从官网：

https://www.ncl.ucar.edu/Document/Graphics/color_tables.shtml

获取的，该网址将内置colormap按照颜色特点做出了33个分类（例如：左侧白色，彩虹色，海洋山脉色，偏蓝色，偏绿色）：

若是随便点开一个颜色就能进入该颜色展示界面：

之后点击新界面的.rgb链接就可以下载文件：

文件是.rgb格式，其实可以直接改为.txt进行读取，但是下载的颜色数据非常乱，有的需要删掉注释，有的是0-255范围有的是0-1范围：

而且每次都要去下载太麻烦了，于是我直接用MATLAB写了个p虫，先把txt格式都pa了下来：

function getNCL
% @author: slandarer
main_forder_name='NCL_RGB';
main_website_path='https://www.ncl.ucar.edu/Document/Graphics/color_table_gallery.shtml#SVG';
if ~exist(main_forder_name,'dir')
   mkdir(main_forder_name);
end

% 获取每一个面板位置
main_content=webread(main_website_path);
class_sep=[regexpi(main_content,'<a name='),length(main_content)];

className{length(class_sep)-1}='';
colorName{length(class_sep)-1}={''};
for i=1:length(class_sep)-1
    class_content=main_content(class_sep(i):class_sep(i+1));

    % 获取各类名称
    class_begin=10;
    class_end=regexpi(class_content,'></a>');
    class_name=class_content(class_begin:class_end(1)-2);
    className{i}=class_name;
    class_forder_name=['NCL_RGB\',class_name];
    if ~exist(class_forder_name,'dir')
        mkdir(class_forder_name);
    end

    % 获取每个示意图名称
    img_begin=regexpi(class_content,'Images/');
    img_end=regexpi(class_content,'_labelbar');

    % 循环获取颜色
    tColorNameCell={};
    disp(' ')
    for j=1:length(img_begin)
        color_name=class_content(img_begin(j)+7:img_end(j)-1);
        tColorNameCell{j}=color_name;
        color_website_path=['https://www.ncl.ucar.edu/Document/Graphics/ColorTables/Files/',color_name,'.rgb'];
        disp(['正在获取','Class(',num2str(i),')[',class_name,']->Color(',num2str(j),')[',color_name,']'])
        websave([class_forder_name,'\',color_name,'.txt'],color_website_path);
    end
    colorName{i}=tColorNameCell;
end
% save nclCM_Name.mat className colorName
end

之后经过一系列整合，终于有了此补充包。

颜色展示

使用方法

不指定获取颜色个数会默认返回长度为图示每个colormap左下角颜色数的颜色，每种colormap和一个右上角序号相对应。

举例获取[190]号cmocean_curl颜色，只输入一个参数返回的颜色长度就为256，以下两种写法等价：

nclCM(‘cmocean_curl’)
nclCM(190)

第二个参数可以指定获取颜色数量，例如获取30个颜色：

nclCM(‘cmocean_curl’,30)
nclCM(190,30)

将获取的颜色放入colormap函数或者某些图像的CData即可，例如：

colormap(nclCM(‘cmocean_curl’))

需要注意的是，为了更好的分类，有一两个颜色在不同类别多次出现，因此更推荐使用序号调用。

使用实例

demo1 随机生成曲面

使用cmocean_curl配色，200个颜色：

% demo1
X=linspace(0,1,200)';
CL=(-cos(X*2*pi)+1).^.2;
r=(X-.5)'.^2+(X-.5).^2;
surf(X,X',abs(ifftn(exp(7i*rand(200))./r.^.9)).*(CL*CL')*30,'EdgeColor','none')

% 67 458 190
colormap(nclCM('cmocean_curl',200))
light
material dull
view(59.1823,56.1559)

% 修饰一下
ax=gca;
ax.Projection='perspective';
ax.LineWidth=.8;
ax.XMinorTick='on';
ax.YMinorTick='on';
ax.ZMinorTick='on';
ax.GridLineStyle=':';
ax.FontName='Cambria';

当然第一个参数也可以换成序号190或者其他序号：

demo2 大地水准面高度

此demo需要mapping toolbox，不过在这只是为了展示换colormap，其他工具箱例如m_map也差不多类似的操作：

% demo2
% 需要mapping toolbox
% 大地水准面高度数导入
load geoid60c.mat

% 创建某经纬度范围世界地图坐标区域
latlim=[-50 50];
lonlim=[160 -30];
ax=worldmap(latlim,lonlim);


geoshow(ax,geoid60c,geoid60cR,'DisplayType','surface')
% 205 190 215
colormap(nclCM(215,20))
% colormap(nclCM(335,100))
colorbar

demo3 全球大地水准面高度

% demo3
% 需要mapping toolbox
[N,R] = egm96geoid;
axesm eckert4
Z=zeros(R.RasterSize);
geoshow(N,R,'DisplayType','surface','CData',N,'ZData',Z)
framem;gridm

% 215 190 150
% colormap(nclCM(215,20))
colormap(nclCM(150,20))
cb=colorbar('southoutside');
cb.Label.String = 'EGM96 Geoid Height in Meters';
geoshow('landareas.shp','FaceColor',[.5,.5,.5])

demo4 高程数据

% demo4
% 需要mapping toolbox
[Z,R]=readgeoraster('n39_w106_3arc_v2.dt1','OutputType','double');

key.GTModelTypeGeoKey  = 2;
key.GTRasterTypeGeoKey = 2;
key.GeographicTypeGeoKey = 4326;

filename='southboulder.tif';
geotiffwrite(filename,Z,R,'GeoKeyDirectoryTag',key)

usamap([39 40],[-106 -105])
g=geoshow(filename,'DisplayType','mesh');

% 190 300 363
colormap(nclCM(15,200))

demo5 曲线赋色

% demo5
t=linspace(0,5*pi,200);

% 116 190 402 162 
C=nclCM(15,50);
ax=gca;hold on 
for i=1:50
    plot(t,sin(t)+i.*.1,'Color',C(i,:),'LineWidth',2);
end

% 坐标区域修饰
ax.YLim=[0,5];
ax.XLim=[0,5*pi];
ax.YTick=0:.5:5;
ax.XTick=0:1:15;
% ax.XGrid='on';
ax.YGrid='on';
ax.GridLineStyle='-.';
ax.LineWidth=1.2;
ax.XMinorTick='on';
ax.YMinorTick='on';
ax.Box='on';
ax.FontName='Cambria';
ax.FontWeight='bold';
ax.FontSize=12;