基于Excel2010的風向玫瑰圖繪制研究

摘 要：文章根據民用航空氣候志編寫要求，基于Excel 2010運用一定技巧繪制風向玫瑰圖，改進了Excel制作風玫瑰圖傳統方法過于簡單不夠美觀的缺陷。相關技巧主要包括：通過變更風向頻率原始數據系列長度，細化風玫瑰圖；通過拆分數據系列，使風玫瑰圖圖形美觀；對數據系列進行修正，使風玫瑰圖細節精確，符合人們視覺習慣。

關鍵詞：氣候志；風玫瑰圖；Excel

引言

機場氣象臺需要定期對機場的氣象資料進行收集整理。編寫氣候志是機場氣象臺的重要工作之一。氣候志中需附加各種氣候圖表對氣象要素進行直觀準確的說明。風玫瑰圖是氣象分析圖表的重要組成部分，它描述某一地區一時段內風速風向的平均分布狀況。其中風向玫瑰圖是對各個風向出現的頻率的統計圖。

現在繪制風玫瑰圖主要有兩類方案，一類是通過編程，運用Matlab[1]等專業軟件繪圖，另一類是使用Excel[2]等商業軟件中的雷達圖繪制。用Excel制作風玫瑰圖相對簡單、經濟。但現常用方法繪圖也存在圖形過于簡單不夠美觀的缺點。作者對運用Excel繪制風玫瑰的方式進行一定的改進，使繪制出的風玫瑰圖更加精細美觀。供有相關需求的人員參考。

1 原始數據

在機場氣候志中，每30°為一個風向段，35-00-01表示從350°到10°。以此順延，將360°分為12個部分，此外，還有風向不定（VRB），靜風（CLAM），一共14個部分。現將0-360°風向段風向頻率用風玫瑰圖繪制。其原始數據由12個獨立的數值組成，分別表示各風向段風向頻率。

2 繪制原理

Excel雷達圖可以將排列在工作表的列或行中的數據繪制在雷達圖中，用以比較幾個數據的聚合值。繪制出的雷達圖表現為一個多邊形，數據的列數對應著多邊形的邊數，每一列的值為一個系列。Excel會將來源于同一系列的數據用閉合的線連接起來，每一個系列對應著一條閉合的廓線。每個系列都可獨立的填色、有獨立的圖例和數據標簽。因數據列數對應著多邊形的邊數，列數越多，多邊形的邊也就越多，雷達圖的坐標底圖也就越接近圓，圖形就更加精細。由于系列間是相互獨立的，用一個系列表示一個風向段，可豐富圖像色彩，美化圖像細節，使圖像更加美觀。

3 風玫瑰圖的制作步驟

3.1 等邊長雷達圖特征

插入一段數值相等的序列，假設數值為10，序列長度為24，繪制雷達圖。在雷達圖上表現為正24邊形。如圖1。若序列長度增加為360。圖形就表現為正360邊形，接近一個圓。

3.2 對原始數據作風玫瑰圖

每30°為一個風向段，360°分為12部分。用雷達圖軸（值）軸長度表示風向段頻率平均。將各風向段頻率的數據序列用Excel直接作圖，得到風玫瑰圖，如圖2。

3.3 增加數據系列長度

若將原數據系列列數增加，同個風向段內的數據用相同的數值（頻率）填充。則同個風向段內風向頻率的圖形由與扇形圓弧邊相似的折線組成，如圖1。而風向段間的圖形，為兩相鄰頻率數值的連線。這里將數據長度增加為360，每個風向段內有30個相同的數值。

3.4 數據系列的拆分

用原始數據制作的風玫瑰圖為單一系列，只能用單一的顏色填充。相鄰的數值如果接近的話，不容易區分，圖形也不夠美觀。由于一個風向段內的頻率數值相同。可以對數據系列按風向段分離為多個系列。每一個新系列表示一個風向段內風向出現的頻率，新數值系列與原數值系列在對應風向段內的數值相同，在其他風向段內數值填充0。在雷達圖上的圖像表現為接近扇形的圖形。

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

3.5 新數據系列風玫瑰圖的制作

3.5.1 用新數據系列繪制雷達圖

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

3.5.2 制作數據標簽

各個風向段所占的角度相同（30°），數據標簽可用12等分的圓環為底圖制作。用復制粘貼法[3]將一列由相同數字組成序列長度為12的數據追加到圖2中。更改其圖表類型為圓環圖。將圓環圖順時針旋轉345°，使圓環與雷達圖扇面相對應。調整圓環內徑大小使圖形美觀。在圓環上添加數據標簽。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向、靜風、及風向為0-360°分別所占的頻率，調整圖形，和原風向玫瑰圖進行組合。合成的圖形就可美觀、完整對一個地區的風向頻率進行描述。如圖4。

3.6 注意事項及可變更的方案

由于該種方法作圖已形成模板，制作新的風向玫瑰圖只需更改表1中B3：M3的數值及表2的數值，因數據標簽相對獨立，可直接更改。

向雷達圖追加新的數據系列時，由于新數據為一系列點集，在圖像上顯示不明顯，數據系列難于選擇。可用鼠標左鍵選中圖表，功能區中會顯示圖表工具，點擊布局，在左側搜索欄中即可顯示相應的圖表元素。

圖4中兩扇區間存在縫隙，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15與點16的連線，點16賦值為0，即連線是點15與圓心之間的連線。02-03-04的邊線是點15與點16的連線，點15賦值為0，即連線是點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$3，0），按上文的方式填充35-00-01系列其他數據點的值。將C10中輸入的公式更改為=IF（AND（$A10>=C$5，$A10<=C$6），C$3，0），同樣用上文的方式填充。新的賦值方式沒有改變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14與點15的連線，點14賦值為0，即連線是點15與圓心的連線。兩條連線部分重合，夾角消失。

圖4中用扇形邊長度表示風向段頻率，扇形區域的大小與風向段頻率不對應，容易造成視覺誤導。可將風向段的頻率數值開根號，再填入B3：M3中。這時風玫瑰圖中的扇形面積就可與頻率的數值相對應。

4 結束語

文章對Excel繪制風玫瑰圖的方法進行改進，通過增加原數據系列長度使風向段細化，拆分數據系列使各風向段繪制獨立，更改數據系列細節，使風玫瑰圖更加準確精美。上述改進方法改變了傳統繪制風玫瑰圖過于簡單不美觀的缺陷。模板化，使風玫瑰圖的制作簡單迅捷。

參考文獻

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

[2]段紅梅，匡方毅，王璐，等.用Excel雷達圖制作多彩色風玫瑰圖的實用技巧[J].安徽農業科學，2012，40（1）：397-399.

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

作者簡介：劉維斗（1988-），男，學士，助工，畢業于南京信息工程大學，現從事民航氣象預報工作。