基于Excel2010的風(fēng)向玫瑰圖繪制研究

摘 要：文章根據(jù)民用航空氣候志編寫要求，基于Excel 2010運(yùn)用一定技巧繪制風(fēng)向玫瑰圖，改進(jìn)了Excel制作風(fēng)玫瑰圖傳統(tǒng)方法過于簡(jiǎn)單不夠美觀的缺陷。相關(guān)技巧主要包括：通過變更風(fēng)向頻率原始數(shù)據(jù)系列長(zhǎng)度，細(xì)化風(fēng)玫瑰圖；通過拆分?jǐn)?shù)據(jù)系列，使風(fēng)玫瑰圖圖形美觀；對(duì)數(shù)據(jù)系列進(jìn)行修正，使風(fēng)玫瑰圖細(xì)節(jié)精確，符合人們視覺習(xí)慣。

關(guān)鍵詞：氣候志；風(fēng)玫瑰圖；Excel

引言

機(jī)場(chǎng)氣象臺(tái)需要定期對(duì)機(jī)場(chǎng)的氣象資料進(jìn)行收集整理。編寫氣候志是機(jī)場(chǎng)氣象臺(tái)的重要工作之一。氣候志中需附加各種氣候圖表對(duì)氣象要素進(jìn)行直觀準(zhǔn)確的說明。風(fēng)玫瑰圖是氣象分析圖表的重要組成部分，它描述某一地區(qū)一時(shí)段內(nèi)風(fēng)速風(fēng)向的平均分布狀況。其中風(fēng)向玫瑰圖是對(duì)各個(gè)風(fēng)向出現(xiàn)的頻率的統(tǒng)計(jì)圖。

現(xiàn)在繪制風(fēng)玫瑰圖主要有兩類方案，一類是通過編程，運(yùn)用Matlab[1]等專業(yè)軟件繪圖，另一類是使用Excel[2]等商業(yè)軟件中的雷達(dá)圖繪制。用Excel制作風(fēng)玫瑰圖相對(duì)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)。但現(xiàn)常用方法繪圖也存在圖形過于簡(jiǎn)單不夠美觀的缺點(diǎn)。作者對(duì)運(yùn)用Excel繪制風(fēng)玫瑰的方式進(jìn)行一定的改進(jìn)，使繪制出的風(fēng)玫瑰圖更加精細(xì)美觀。供有相關(guān)需求的人員參考。

1 原始數(shù)據(jù)

在機(jī)場(chǎng)氣候志中，每30°為一個(gè)風(fēng)向段，35-00-01表示從350°到10°。以此順延，將360°分為12個(gè)部分，此外，還有風(fēng)向不定（VRB），靜風(fēng)（CLAM），一共14個(gè)部分。現(xiàn)將0-360°風(fēng)向段風(fēng)向頻率用風(fēng)玫瑰圖繪制。其原始數(shù)據(jù)由12個(gè)獨(dú)立的數(shù)值組成，分別表示各風(fēng)向段風(fēng)向頻率。

2 繪制原理

Excel雷達(dá)圖可以將排列在工作表的列或行中的數(shù)據(jù)繪制在雷達(dá)圖中，用以比較幾個(gè)數(shù)據(jù)的聚合值。繪制出的雷達(dá)圖表現(xiàn)為一個(gè)多邊形，數(shù)據(jù)的列數(shù)對(duì)應(yīng)著多邊形的邊數(shù)，每一列的值為一個(gè)系列。Excel會(huì)將來源于同一系列的數(shù)據(jù)用閉合的線連接起來，每一個(gè)系列對(duì)應(yīng)著一條閉合的廓線。每個(gè)系列都可獨(dú)立的填色、有獨(dú)立的圖例和數(shù)據(jù)標(biāo)簽。因數(shù)據(jù)列數(shù)對(duì)應(yīng)著多邊形的邊數(shù)，列數(shù)越多，多邊形的邊也就越多，雷達(dá)圖的坐標(biāo)底圖也就越接近圓，圖形就更加精細(xì)。由于系列間是相互獨(dú)立的，用一個(gè)系列表示一個(gè)風(fēng)向段，可豐富圖像色彩，美化圖像細(xì)節(jié)，使圖像更加美觀。

3 風(fēng)玫瑰圖的制作步驟

3.1 等邊長(zhǎng)雷達(dá)圖特征

插入一段數(shù)值相等的序列，假設(shè)數(shù)值為10，序列長(zhǎng)度為24，繪制雷達(dá)圖。在雷達(dá)圖上表現(xiàn)為正24邊形。如圖1。若序列長(zhǎng)度增加為360。圖形就表現(xiàn)為正360邊形，接近一個(gè)圓。

3.2 對(duì)原始數(shù)據(jù)作風(fēng)玫瑰圖

每30°為一個(gè)風(fēng)向段，360°分為12部分。用雷達(dá)圖軸（值）軸長(zhǎng)度表示風(fēng)向段頻率平均。將各風(fēng)向段頻率的數(shù)據(jù)序列用Excel直接作圖，得到風(fēng)玫瑰圖，如圖2。

3.3 增加數(shù)據(jù)系列長(zhǎng)度

若將原數(shù)據(jù)系列列數(shù)增加，同個(gè)風(fēng)向段內(nèi)的數(shù)據(jù)用相同的數(shù)值（頻率）填充。則同個(gè)風(fēng)向段內(nèi)風(fēng)向頻率的圖形由與扇形圓弧邊相似的折線組成，如圖1。而風(fēng)向段間的圖形，為兩相鄰頻率數(shù)值的連線。這里將數(shù)據(jù)長(zhǎng)度增加為360，每個(gè)風(fēng)向段內(nèi)有30個(gè)相同的數(shù)值。

3.4 數(shù)據(jù)系列的拆分

用原始數(shù)據(jù)制作的風(fēng)玫瑰圖為單一系列，只能用單一的顏色填充。相鄰的數(shù)值如果接近的話，不容易區(qū)分，圖形也不夠美觀。由于一個(gè)風(fēng)向段內(nèi)的頻率數(shù)值相同。可以對(duì)數(shù)據(jù)系列按風(fēng)向段分離為多個(gè)系列。每一個(gè)新系列表示一個(gè)風(fēng)向段內(nèi)風(fēng)向出現(xiàn)的頻率，新數(shù)值系列與原數(shù)值系列在對(duì)應(yīng)風(fēng)向段內(nèi)的數(shù)值相同，在其他風(fēng)向段內(nèi)數(shù)值填充0。在雷達(dá)圖上的圖像表現(xiàn)為接近扇形的圖形。

拆分填充數(shù)值時(shí)可使用Excel函數(shù)，以方便之后不同風(fēng)玫瑰圖的制作。表1中，可在B10中輸入=IF（OR（$A10>B$5，$A10<=B$6），B$3，0），將公式下拉復(fù)制至B369，35-00-01數(shù)據(jù)系列填充完畢。在C10中鍵入=IF（AND（$A10>C$5，$A10<=C$6），C$3，0），先向下拖曳復(fù)制至C369，然后整體右拖復(fù)制至M369。C10：M369的數(shù)值完成填充。

3.5 新數(shù)據(jù)系列風(fēng)玫瑰圖的制作

3.5.1 用新數(shù)據(jù)系列繪制雷達(dá)圖

選取表1中表格B10：M369，插入-圖表-雷達(dá)圖-填充雷達(dá)圖，刪除分類標(biāo)簽，如圖3，刪除雷達(dá)軸（值）軸，刪除圖例。

3.5.2 制作數(shù)據(jù)標(biāo)簽

各個(gè)風(fēng)向段所占的角度相同（30°），數(shù)據(jù)標(biāo)簽可用12等分的圓環(huán)為底圖制作。用復(fù)制粘貼法[3]將一列由相同數(shù)字組成序列長(zhǎng)度為12的數(shù)據(jù)追加到圖2中。更改其圖表類型為圓環(huán)圖。將圓環(huán)圖順時(shí)針旋轉(zhuǎn)345°，使圓環(huán)與雷達(dá)圖扇面相對(duì)應(yīng)。調(diào)整圓環(huán)內(nèi)徑大小使圖形美觀。在圓環(huán)上添加數(shù)據(jù)標(biāo)簽。更改顏色、樣式，美化圖形。

3.5.3 添加CLAM、VRB的頻率

用堆積柱形圖表示不定風(fēng)向、靜風(fēng)、及風(fēng)向?yàn)?-360°分別所占的頻率，調(diào)整圖形，和原風(fēng)向玫瑰圖進(jìn)行組合。合成的圖形就可美觀、完整對(duì)一個(gè)地區(qū)的風(fēng)向頻率進(jìn)行描述。如圖4。

3.6 注意事項(xiàng)及可變更的方案

由于該種方法作圖已形成模板，制作新的風(fēng)向玫瑰圖只需更改表1中B3：M3的數(shù)值及表2的數(shù)值，因數(shù)據(jù)標(biāo)簽相對(duì)獨(dú)立，可直接更改。

向雷達(dá)圖追加新的數(shù)據(jù)系列時(shí)，由于新數(shù)據(jù)為一系列點(diǎn)集，在圖像上顯示不明顯，數(shù)據(jù)系列難于選擇。可用鼠標(biāo)左鍵選中圖表，功能區(qū)中會(huì)顯示圖表工具，點(diǎn)擊布局，在左側(cè)搜索欄中即可顯示相應(yīng)的圖表元素。

圖4中兩扇區(qū)間存在縫隙，這是由于，以35-00-01系列、02-03-04系列間的縫隙為例，35-00-01與02-03-04相鄰的邊線是系列中點(diǎn)15與點(diǎn)16的連線，點(diǎn)16賦值為0，即連線是點(diǎn)15與圓心之間的連線。02-03-04的邊線是點(diǎn)15與點(diǎn)16的連線，點(diǎn)15賦值為0，即連線是點(diǎn)16與圓心的連線。兩連線之間存在一度的夾角。若需消除縫隙，需將B10中輸入的公式更改為=IF（OR（$A10>=B$5，$ A10<=B$6），B$3，0），按上文的方式填充35-00-01系列其他數(shù)據(jù)點(diǎn)的值。將C10中輸入的公式更改為=IF（AND（$A10>=C$5，$A10<=C$6），C$3，0），同樣用上文的方式填充。新的賦值方式?jīng)]有改變35-00-01邊線連線的含義，而02-03-04系列的邊線更改為系列中點(diǎn)14與點(diǎn)15的連線，點(diǎn)14賦值為0，即連線是點(diǎn)15與圓心的連線。兩條連線部分重合，夾角消失。

圖4中用扇形邊長(zhǎng)度表示風(fēng)向段頻率，扇形區(qū)域的大小與風(fēng)向段頻率不對(duì)應(yīng)，容易造成視覺誤導(dǎo)。可將風(fēng)向段的頻率數(shù)值開根號(hào)，再填入B3：M3中。這時(shí)風(fēng)玫瑰圖中的扇形面積就可與頻率的數(shù)值相對(duì)應(yīng)。

4 結(jié)束語

文章對(duì)Excel繪制風(fēng)玫瑰圖的方法進(jìn)行改進(jìn)，通過增加原數(shù)據(jù)系列長(zhǎng)度使風(fēng)向段細(xì)化，拆分?jǐn)?shù)據(jù)系列使各風(fēng)向段繪制獨(dú)立，更改數(shù)據(jù)系列細(xì)節(jié)，使風(fēng)玫瑰圖更加準(zhǔn)確精美。上述改進(jìn)方法改變了傳統(tǒng)繪制風(fēng)玫瑰圖過于簡(jiǎn)單不美觀的缺陷。模板化，使風(fēng)玫瑰圖的制作簡(jiǎn)單迅捷。

參考文獻(xiàn)

[1]張立波.基于Matlab的風(fēng)玫瑰圖繪制[J].電腦編程技巧與維護(hù)，2012（18）：26-27，69.

[2]段紅梅，匡方毅，王璐，等.用Excel雷達(dá)圖制作多彩色風(fēng)玫瑰圖的實(shí)用技巧[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，40（1）：397-399.

[3]劉萬祥.Excel圖表之道：如何制作專業(yè)有效的商務(wù)圖表[M].北京：電子工業(yè)出版社，2010（4）：41.

作者簡(jiǎn)介：劉維斗（1988-），男，學(xué)士，助工，畢業(yè)于南京信息工程大學(xué)，現(xiàn)從事民航氣象預(yù)報(bào)工作。