如何綜合使用ＳＰＳＳ和Ｓｕｒｆｅｒ繪制風(fēng)向頻率隨時(shí)間變化圖

摘要：該文簡要介紹了統(tǒng)計(jì)軟件SPSS和專業(yè)繪圖軟件Surfer，然后介紹了如何綜合使用SPSS的報(bào)表功能和Surfer的等值線繪制功能繪制風(fēng)向頻率隨時(shí)間變化圖，并給出了2004年10月廣州市番禺區(qū)新墾鎮(zhèn)自動(dòng)氣象站風(fēng)向頻率的分析實(shí)例。最后指出統(tǒng)計(jì)軟件SPSS在氣象業(yè)務(wù)和科研中有著廣闊的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：SPSS；Surfer；風(fēng)向頻率圖；分析實(shí)例

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009-3044(2009)04-0954-02

How to Draw Chart of Variation of Wind Direction Frequency Synthetically by SPSS and Surfer

LI Wei-quan1， CHEN Ying-hua2， GUO Lin-jing2， LI Ming-hua2

(1.Longmen Meteorological Station， Guangdong， Longmen， 516008; 2. Huizhou Meteorological Bureau， Guangdong， Huizhou， 516001)

Abstract: In this article， we simply introduced statistic software SPSS and specialized pictorial software Surfer， explained how to draw charts of variation of wind direction frequency synthetically by the report forming function of SPSS and isoline protracting function of Surfer， and illustrated an example which is the analysis of wind direction frequency of automatic meteorological station in Xinken town， Panyu district， Guangzhou in October， 2004. And in the end pointed out that statistic software SPSS has a widest applying prospect in meteorological work and scientific research.

Key words: SPSS; Surfer; chart of wind direction frequency; analysis example

風(fēng)向頻率是在一定時(shí)間內(nèi)各種風(fēng)向出現(xiàn)的次數(shù)占所有觀察次數(shù)的百分比。在分析某地的風(fēng)向時(shí)，經(jīng)常使用的是繪制風(fēng)向頻率玫瑰圖（風(fēng)玫瑰圖）來表示風(fēng)向和風(fēng)向頻率。風(fēng)玫瑰圖一般都能滿足分析要求，但若要繪制風(fēng)向頻率隨時(shí)間的變化圖時(shí)則有其局限性，不能非常直觀的在一張圖上顯示。本文綜合使用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS11.5和專業(yè)繪圖軟件Surfer8.0，提出一種新的分析方法來繪制風(fēng)向頻率隨時(shí)間變化圖，并利用2004年10月廣州市番禺區(qū)新墾鎮(zhèn)自動(dòng)氣象站每小時(shí)的風(fēng)速、風(fēng)向資料給出了分析實(shí)例。

1 如何使用SPSS統(tǒng)計(jì)風(fēng)向頻率

SPSS（Statistical Product and Service Solutions，意為統(tǒng)計(jì)產(chǎn)品與服務(wù)解決方案），與SAS被并稱為當(dāng)今最權(quán)威的兩大統(tǒng)計(jì)軟件。SPSS[1-2] 統(tǒng)計(jì)和數(shù)據(jù)分析功能強(qiáng)大，界面友好，使用方便， SPSS因其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備與統(tǒng)計(jì)分析功能，方便的圖表展示功能，以及廣闊的兼容性、界面的友好性滿足了廣大用戶的需求，目前是非統(tǒng)計(jì)專業(yè)人員應(yīng)用最多的統(tǒng)計(jì)軟件。本文將使用SPSS11.5中的basic tables報(bào)表功能按照需要統(tǒng)計(jì)風(fēng)向頻率。

建立如圖1所示的數(shù)據(jù)文件。其中第一列為day（日期），第二列為hour（時(shí)刻），第三列為wd（風(fēng)向，按16方位），第四列為wv（風(fēng)速）。SPSS可直接輸入或復(fù)制數(shù)據(jù)建立新數(shù)據(jù)文件，也可導(dǎo)入多種格式的文件，如常用的.txt、.dat和.xls，還可與數(shù)據(jù)庫相連。

在菜單欄上選擇Analyze→Tables→Basic Tables，則出現(xiàn)Basic Tables主對話框（圖2a）。其中Summaries框選入需要進(jìn)行分析的變量，因本例中只需要統(tǒng)計(jì)出現(xiàn)頻率，可以不選，也可以選入wv；Down框?qū)ay選入，則輸出結(jié)果的行按日期分布；Across框?qū)d選入，即輸出結(jié)果的列按風(fēng)向分布；Format對話框中將空單元格的顯示方式改為0（即zero）。Statistics為Summaries對應(yīng)的統(tǒng)計(jì)參數(shù)選項(xiàng)，可同時(shí)選入多個(gè)，本文僅選Row%（行百分比，即每天的風(fēng)向頻率），且將對應(yīng)的Format改為ddd.dd，保留一位小數(shù)，圖2b。

設(shè)置完畢，按OK鍵，則得到該月逐日（1～31日）風(fēng)向頻率，表1，結(jié)果可直接導(dǎo)出存為.txt、.xls、.doc等格式。同理，若在Down選項(xiàng)中選入hour，則將得到該月逐時(shí)（0～23時(shí)）風(fēng)向頻率。若在Statistics中同時(shí)選入Row%和Mean，則可以得到不同風(fēng)向的出現(xiàn)頻率和對應(yīng)的平均速度。

2 如何使用Surfer繪制風(fēng)向頻率隨時(shí)間變化圖

Surfer[3-4]是在Windows和NT操作系統(tǒng)下最強(qiáng)大的、最靈活的和較易使用的繪制等值線圖及三維立體圖軟件，廣泛應(yīng)用于地質(zhì)和氣象等領(lǐng)域，本文將使用Surfer8.0的等值線功能來繪制風(fēng)向頻率隨時(shí)間變化圖。

首先將由SPSS統(tǒng)計(jì)得到的1～31日每天不同風(fēng)向的出現(xiàn)頻率，處理成如下格式：

1N 520.8

2N 537.5

……

31N5.0

1NNE 64.2

……

其中第一列為日期，第二列為風(fēng)向，此處靜風(fēng)不寫入；第三列為風(fēng)向按16方位從正西方向開始的編號（至于風(fēng)向?yàn)楹螐恼鏖_始，是因?yàn)?004年10月新墾偏西風(fēng)出現(xiàn)頻率較低，可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整）；第四列為風(fēng)向頻率值。處理好后將文件存為xkwf.dat，然后打開Surfer軟件，在菜單欄上選擇“網(wǎng)格→數(shù)據(jù)”，選擇文件xkwf.dat，點(diǎn)確定，則出現(xiàn)網(wǎng)格化數(shù)據(jù)主對話框（圖3）。在X中選入列A，即日期，間距設(shè)為0.5；在Y中選入列C，即風(fēng)向編號；在Z中選入列D，即(X，Y)處的風(fēng)向頻率，間距設(shè)為0.5；網(wǎng)格化方法選氣象上常用的克里格；點(diǎn)確定，則生成xkwf.grd文件。

在菜單欄選擇“地圖→等值線圖→新建等值線圖”，打開“xkwf.grd”，則得到風(fēng)向頻率逐日變化圖，圖4a；同理，也可以得到風(fēng)向頻率逐時(shí)變化圖，圖4b。通過修改圖形的各項(xiàng)參數(shù)，可以使圖形更加美觀，如圖4所示。圖形可以通過菜單欄上的“文件→導(dǎo)出”另存為.tif、.jpg和.bmp等多種常用圖片格式，值得提出的是將“每英寸點(diǎn)數(shù)”修改為1200可以大大提高圖片的精度，使輸出圖形更加美觀。

3 分析實(shí)例

圖4給出了2004年10月廣州市番禺區(qū)新墾風(fēng)向頻率變化圖（a.逐日變化；b.逐時(shí)變化），圖5給出了日平均風(fēng)速和靜風(fēng)頻率逐日變化圖，下標(biāo)黑線則表示在此期間受冷空氣影響。由圖4和圖5可知，2004年10月冷空氣影響期間，新墾風(fēng)速明顯增大，主要為偏北風(fēng)，靜風(fēng)頻率顯著下降；冷空氣過后，風(fēng)速明顯減小，日平均風(fēng)速在2m/s以下，靜風(fēng)頻率增加；9～17日、22～23日和28～31日偏北風(fēng)頻率較低，午后至深夜盛行偏南風(fēng)SE、SSE和S，靜風(fēng)頻率非常高，17、31日靜風(fēng)頻率都在90%以上。由上面的分析可知，與傳統(tǒng)的風(fēng)玫瑰圖相比，風(fēng)向頻率隨時(shí)間變化圖可以非常直觀的反映當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)向變化特征，是一種較好的分析方法。

4 小結(jié)

本文簡要介紹了統(tǒng)計(jì)軟件SPSS和專業(yè)繪圖軟件Surfer，然后介紹了如何綜合使用SPSS的報(bào)表功能和Surfer的等值線繪制功能繪制風(fēng)向頻率隨時(shí)間變化圖，并給出了2004年10月廣州市番禺區(qū)新墾風(fēng)向頻率的分析實(shí)例。SPSS和Surfer這兩個(gè)軟件功能強(qiáng)大，界面友好，完全采用菜單和對話框的操作方式，絕大多數(shù)操作過程僅靠鼠標(biāo)點(diǎn)擊即可完成，簡便易學(xué)，易于操作；尤其是統(tǒng)計(jì)軟件SPSS功能強(qiáng)大、易學(xué)易用易普及，氣象中常用的統(tǒng)計(jì)分析與預(yù)報(bào)方法（如描述性統(tǒng)計(jì)、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、相關(guān)分析和典型相關(guān)分析、線性回歸分析和非線性回歸分析、聚類分析和判別分析、主成分分析和因子分析、對應(yīng)分析、時(shí)間序列分析等）都能輕松實(shí)現(xiàn)。統(tǒng)計(jì)軟件SPSS在氣象業(yè)務(wù)和科研中有著廣闊的應(yīng)用前景，若熟練運(yùn)用SPSS則將大大提高氣象工作者的氣象統(tǒng)計(jì)分析和預(yù)報(bào)能力，若SPSS得到充分利用則將在氣象業(yè)務(wù)、科研、拓展氣象部門業(yè)務(wù)服務(wù)領(lǐng)域和提高多軌道服務(wù)能力等方面發(fā)揮巨大的作用。

參考文獻(xiàn)：

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李偉權(quán)（1974-），男，助理工程師，大專，主要從事氣象業(yè)務(wù)開發(fā)及服務(wù)工作。