風玫瑰圖的Matlab編程繪制

1、2007年2月No.1港工技術(shù)1風玫瑰圖的Matlab編程繪制寧萌,董勝(中國海洋大學(xué)工程學(xué)院,山東青島266071)摘要:為了繪制海岸工程中的風玫瑰圖,利用Matlab,說明了新方法使用的步驟和方法。通過設(shè)計GUI界面,方案。與其它方法相比,新方法簡便有效,關(guān)鍵詞:風玫瑰圖;統(tǒng)計;中圖分類號:文章編號:100429592(2007)0120001203PlottingwindrosewithMatlabprogramNINGMeng,DONGSheng(CollegeofEngineering,OceanUniversityofChina,Qingdao266071,China)Abstra

2、ct:Inordertodrawwindroseincoastalengineering,theallocationofobservedhydrologicalda2tabaseisrealizedbyutilizingMatlabDatabaseToolbox.Thestepsandmethodareillustratedbyseveralexamples.ThedesignofGUIinterfacehelpsustoplotwindrosebyallocatingwinddatafromdatabase.Comparedwithothermethods,theproposedapproa

3、chissimple,effectiveandsuitabletoawiderusage.Keywords:windrose;statistics;Matlab;databaseMatlab是MathWorks公司推出的一套功能強大的數(shù)值計算軟件1。它在自動控制、信號處理、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、優(yōu)化計算、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、小波分析、圖像處理等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。它以強大的計算和繪圖功能、大量穩(wěn)定而可靠的算法庫、高效的編程語言和遍布世界各地的用戶群,成為數(shù)值計算和算法仿真方面事實上的標準,并且很多第三方軟件還在為各種不同的專業(yè)開發(fā)和完善Matlab的功能。它提供的各種統(tǒng)計和優(yōu)化工具箱大大簡化了工程水文分析計算中的編

4、程過程,提高了工作效率。風玫瑰圖的繪制在工程中應(yīng)用廣泛,但同大多水文觀測資料一樣需要統(tǒng)計風向、風速,對16個方向、不同風級出現(xiàn)次數(shù)進行統(tǒng)計,再依據(jù)此數(shù)據(jù)計算頻率,選擇頻率比例尺,按16個風向繪圖2。過程雖然簡單,但工作量大;所以,尋找結(jié)合數(shù)據(jù)庫和Matlab特點,發(fā)揮兩者優(yōu)勢,能自動提取風要素繪收稿日期:2006206229基金項目:國家自然科學(xué)基金項目(50579069),男,碩士研究生,主要研究方向:海洋工程環(huán)作者簡介:寧萌(1981境條件隨機性分析。制風玫瑰圖的途徑,具有工程實際意義。1Matlab與數(shù)據(jù)庫的幾種連接方法及比較1.1通過VisualC+連接數(shù)據(jù)庫通過VisualC+提供的

5、ADO(ActiveDataObject)數(shù)據(jù)庫訪問技術(shù)與VC+連接,通過VC+編程實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的訪問及調(diào)用,再經(jīng)過處理形成滿足Matlab要求的數(shù)據(jù)集,利用CMAX、MAT文件、Matlab引擎、Mideva、MatlabCOMBuilder等途徑與Matlab實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。VisualBasic的連接方法與VC+基本一致,如圖1。1.2通過Delphi連接Delphi通過BDE和ADO兩種方式與數(shù)據(jù)庫連接,其連接關(guān)系如圖2。通過Delphi組件編程實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的管理和調(diào)用3,再整理成符合Matlab要求的數(shù)據(jù)格式,經(jīng)由自動化服務(wù)、Matlab引擎、生成動態(tài)鏈接庫、MatlabCOMB

6、uilder等途徑與Matlab進行數(shù)據(jù)交換1。1.3通過MatlabDatabaseToolbox連接Matlab與數(shù)據(jù)庫的連接,必須使用JDBC/OD22港工技術(shù)2007年2月No.1相比之下,第3種方法將Matlab直接與數(shù)據(jù)庫連接,大大簡化了中間環(huán)節(jié),工程技術(shù)人員不需要了解接口技術(shù),通過幾條簡單的語句便可將數(shù)據(jù)導(dǎo)入Matlab環(huán)境下的變量中,將數(shù)據(jù)的篩選統(tǒng)計完全交給更善于此的Matlab,大大提高工作效率。BCBridge,它是作為Matlab的一部分被自動安裝和提供的。它是用C語言將JDBC調(diào)用轉(zhuǎn)換成OD2BCAPIS,送到與要訪問的數(shù)據(jù)庫相應(yīng)的ODBC驅(qū)動程序。Matlab通過Da

7、tabaseToolbox獲得數(shù)據(jù)庫句柄來連接數(shù)據(jù)庫,利用Matlab函數(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的提取,并加入到Matlab環(huán)境。其實現(xiàn)過程見圖3。2DatabaseToolboxDatabaseToolbox通過圖1通過VisualC+與數(shù)據(jù)庫連接Foxpro1994年15a觀測資,中注冊別名為“wavedata”,無用戶名,本文采用的實例均依據(jù)該數(shù)據(jù)庫。與數(shù)據(jù)庫的連接1)通過database語句獲得數(shù)據(jù)庫的句柄,它返回一個連接結(jié)構(gòu)給變量connection:(數(shù)據(jù)庫別名connection=database,用戶);名,密碼2)若要對數(shù)據(jù)操作,則先要獲取指針:);curs=exec(connection

8、,SQL語句3)設(shè)置數(shù)據(jù)接收格式:包括細胞數(shù)組(cellarray)、數(shù)值(numeric)和結(jié)構(gòu)(structure)。(DataReturnFormatsetdbprefs,cellar2);ray4)提取數(shù)據(jù):curs=fetch(curs,n);5)顯示數(shù)據(jù)或存入變量:變量=curs.Data。圖2第2種連接方式3算例例1:以繪制1983年4月風玫瑰圖為例,用Matlab程序提取所需風要素的調(diào)用過程如下:(wavedata)Conn=database,”,”Curs=exec(Conn,select風向08,風速08,圖3第3種連接方式1.4幾種方法的比較不難看出,前2種方法都是以VC

9、+、VB、Del2phi等軟件開發(fā)工具編制應(yīng)用程序作為中間控制平臺,可以開發(fā)出美觀的界面以及高效的控制程序。但這對工程技術(shù)人員提出了較高的要求:既要熟知VC+、VB、Delphi等軟件開發(fā)工具,又要掌握較難的軟件接口技術(shù),還要了解數(shù)據(jù)庫、SQL語言以及Matlab4。而且,工程水文的分析計算靈活多變,想要編制出包含大部分情況的通用軟件非常困難。風向11,風速11,風向14,風速14,風向17,風速)17fromMT_19834(DataReturnFormat)setdbprefs,cellarraycurs=fetch(curs)M=curs.Data提取的風向、風速數(shù)據(jù)從略。例2:本例進一

10、步利用Matlab自帶的GUI設(shè)計出簡捷易用的交互界面,實現(xiàn)程序的通用性。并對1990年全年、1984年3月和1980年12月至1982年2月時段的風況進行統(tǒng)計計算,并自動調(diào)用程序繪制風玫瑰圖。統(tǒng)計計算結(jié)果見表1;所繪制的風2007年2月No.1港工技術(shù)3玫瑰圖見圖4、圖5和圖6。表1風向風速統(tǒng)計表圖41990年風玫瑰圖圖51984年3月風玫瑰圖圖61980年12月至1982年2月風玫瑰圖4結(jié)語本文采用Matlab數(shù)據(jù)庫工具箱實現(xiàn)了對水文觀測數(shù)據(jù)庫的調(diào)用;采用MSoffice提供的Acess數(shù)據(jù)庫軟件以及MatlabDatabaseToolbox中的Vis2ualQueryBuilder交互界面程序選擇相應(yīng)的下拉菜參考文獻1楊高波,亓波.MATLAB7.0混合編程M.北京:電子工業(yè)出版社,2006.2董勝,孔令雙.海洋工程環(huán)境概論M.青島:中國海洋大學(xué)出版社,2005.3張增強,劉成.Delphi7數(shù)據(jù)庫開發(fā)完全手冊M.北單,可從數(shù)