背景介绍

虽然美赛已经过去很久了，但是它对笔者的折磨却还没有停止。由于今年美赛的A题可以用到元胞自动机进行仿真模拟，把这道题作为一道建模的模拟题再合适不过（笔者选的E题，现在觉得当时简直在欢hua乐shui建模）。整个建模题目中不仅仅用到了元胞自动机这一种算法，为了保证题目的完整性，笔者会将整个题目的解题思路呈现出来。

在第1个部分要介绍的是图像处理，说实话在笔者实现题目之前就完全没想过在这个环节会出问题，总觉得可能会出现在预测的时候不好预测，在模拟的时候规则设定的不够好一类的问题，但是摆在笔者面前的第一座大山却是图像处理，说实话现在想想这一座大山可能不仅仅会在这里出现，这个东西可能在之后的每一个环节都要加以考虑。

实现思路

得到海温数据之后首先要做的是处理数据，注意：这一步笔者不会在这里叙述，但是不代表它不重要。说实话这个部分中数据处理的用时或许是最长的，可这个又属于无脑操作，至于如何在excel里面洗数据和将数据导入matlab这里就不加阐释了。

然后就是尝试去做全球的海温图，在这里就碰到了第一个困难怎样把数据刻画到RGB矩阵中。

在温度的数据中分成以下三个类；第一个是正整数，这很好理解维度低的地方海温会相对较高；第二个是负整数，这个海温主要出现在极地以及南北极圈中；第三个是-32768，这个数字看起来很奇怪但是仔细想来也还好，其实这个数字代表的是一个绝对小的负整数，那么意味着这个数字是对于海温测量没有什么实际意义的，所以由此可以推导出等于-32768的位置是陆地。

由温度的范围我们就可以相应的RGB图绘制规则，首先正整数部分单独提取出来放入矩阵1中，再将矩阵1归一化，其次将负整数部分提取出来，放入矩阵2中，注意这里不能直接归一化而是要先将陆地部分提取出来然后再归一化。最后将矩阵1赋给R矩阵，矩阵2赋给G矩阵即可。

第一个困难解决以后紧接着就是第二个困难，如何找到苏格兰周边海域所对应的网格区域：这里出现两个问题，一个是确定苏格兰周边海域的位置，另一个是如何用网格的进行定位。

下面给出一种画网格的代码

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至于如何确定苏格兰周边海域的位置，用一个生成坐标轴的代码再辅以观察生成的网格图就可以完成。

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下面就来看一下实现整个过程的代码

实现代码和结果

这里有两点说明

• 关于海温的数据在这里没有给出，也算是留下一个小问题，如何在相关网站上找到全球海温数据。根据这道题目的做的情况，好像数据有点难找，不过既然题目可以出就可以找到数据，所以有兴趣的同学可以尝试一下。
• 笔者选择的苏格兰周边海域的范围是在矩阵10到50行，140到220列

全球海温实现代码

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这里有比较详细的注释，基本上每一步都和之前的思路对应，应该看起来没有什么难度。

全球海温实现结果

这里有一个可以优化的地方，就是这个图实在是有点丑，有兴趣的同学可以对照RGB颜色表来调整一下上面这张图的颜色，让它更好看一些。

苏格兰周边海域海温实现代码

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在这个代码中主要加了一个选取区域导入数据的操作，和生成gif图的操作，核心内容还是跟上述的生成全球的海温图是相同的。

苏格兰周边海域海温实现结果

同样的这个图也不那么好看，希望后期可以优化一下。

结语

这一期图像设计说简单也不简单，但是说难那是真的有研究的价值，在笔者看来用matlab熟练的画出各式各样的美轮美奂的图，是一件非常有难度的事情。笔者会在之后的可视化学习中进一步的学习图像处理的相关知识，并将它们分享给大家。

再说下次的更新内容，应该是跟预测模型有关的，毕竟在做完海温的可视化后，紧接着就要对之后50年的海温进行预测。笔者打算用三个不同的预测模型来对海温进行预测，并且对比它们之间的区别。