基于Excel2010的风向玫瑰图绘制研究
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风电监控系统风玫瑰图实现方案1风玫瑰图简介1.1 定义在极坐标底图上点绘出的某一地区在某一时段内各风向出现的频率或各风向的平均风速的统计图。
前者为“风向玫瑰图”,后者为“风速玫瑰图”。
因图形似玫瑰花朵,故名。
一般多用十六个罗盘方位表示。
1.2 示例1.2.1风向玫瑰图下图表展示从每个方向吹来的风之频率和速度。
当在径向比例上向外移动,则来自该方向的风的频率会增加。
每个轮辐均以颜色分割为数个风速范围。
环绕圆形之每个轮辐的径向长度是风从该方向吹来的时间百分比。
图1 风向玫瑰图在上面的范例「速度分布」风玫瑰图中,最常吹的风向是NW 和SSW (超过10% 年度小时数)。
其中从SSW 方向吹来的风,风速最常处于6-9 和9-11 节范围(黄色和淡蓝色)。
1.2.2风速玫瑰图下图展示与「速度分布」风玫瑰图相同的数据,除了径向比例此时表示风速,而非时间百分比。
此外,每个轮辐的彩色区段表示小时而非风速。
图2 风速玫瑰图注意:国内标注风速用m/s的方法,而不是节。
1.3 应用范围及意义风玫瑰图可以非常直观的显示出当地特定时间内的风力资源分布情况,对风力发电选址、风机调节、负荷预测等决策具有最直观的指导意义。
其储存的风力数据,是风电功率调节、负荷预测的基础。
风玫瑰图的绘制及其相关数据采样统计,往往是新能源发电高级应用开发的基础,并可为光伏发电(如日照分布图)、风光发电等监控系统开发提供借鉴意义。
国外成熟的风电监控系统(如GH Scada)和部分国内实力较强的厂家(如上海电气的W2000 Scada)都提供了风玫瑰图的显示。
2风电监控系统风玫瑰图实现方案2.1 数据采样储存应该按照矢量方法储存,即储存时至少包括以下属性。
统计力度按照风力发电的需求,至少达到分钟级。
2.2 数据统计2.2.1风向玫瑰图统计方法为,在特定时间段内(如年、季、月、周、日、最近三天、最近一周等),特定风向所占的百分比。
计算公式1)风向N时间百分比=(风向N方向出现次数*统计力度)/统计时间段2)风向N指定风速区间(如0~3m/s)时间百分比=(风向N方向指定风速区间出现次数*统计力度)/统计时间段2.2.2风速玫瑰图统计方法为,在特定时间段内(如年、季、月、周、日、最近三天、最近一周等),风速分布。
风玫瑰图和风速直方图的制作
耿大伟;张晓平;王金平
【期刊名称】《山东气象》
【年(卷),期】2009(029)003
【摘要】通过office办公软件的现有功能,利用WORD(EXCEL)文档快速制作风玫瑰图;风速直方图,解决手工制作精度不高和安装软件的麻烦,提高效率,满足社会各方面的需求.
【总页数】1页(P68)
【作者】耿大伟;张晓平;王金平
【作者单位】长清区气象局,山东,长清,250300;济南市气象局,济南,250003;长清区气象局,山东,长清,250300
【正文语种】中文
【中图分类】P49
【相关文献】
1.用Excel雷达图制作多彩色风玫瑰图的实用技巧 [J], 段红梅;匡方毅;王璐;邱庆栋
2.Delphi实现风玫瑰图制作程序 [J], 乔显栋;秦青梅;胡建红
3.使用VBA编程制作MapGIS格式地球化学直方图的方法研究 [J], 王增辉;伊飞
4.利用Excel2003制作风玫瑰图 [J], 宋卫东
5.直方图理论与最优直方图制作 [J], 张建方;王秀祥
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利用Excel、OriginPro软件制作气象要素图及分析作者:付亚楠武玉龙侯海婷孟凡夫马伟林弘杰王枫来源:《电脑知识与技术》2019年第24期摘要:以气象要素中的风向风速为例,利用Excel、OriginPro软件制作风速频率百分比图、风频率饼图、风玫瑰图并分析,证明复杂数据用精美的图表呈现并加以分析,可以有效证明结论。
关键词:风向风速;Excel;OriginPro;分析中图分类号:TP393; ; ; ; 文献标识码:A文章编号:1009-3044(2019)24-0222-02开放科学(资源服务)标识码(OSID):图表是表达数据或思想的重要形式之一,优秀的图具有能够简洁地表述复杂的关系、吸引读者注意、有效解释科学问题等特[1]。
Microsoft Excel和OriginPro 分别是由Microsoft 公司和OriginLab公司出品的的专业绘图软件,它们为研究人员研究各种科学规律而专门设计的全面的图形和分析解决方案,拥有强大的数据分析能力和专业绘图能力,在学术圈使用率很高。
Excel是为使用Windows和Apple Macintosh操作系统的电脑编写的一款电子表格软件[2]。
直观的界面、出色的计算功能和图表工具,再加上成功的市场营销,使Excel成为最流行的个人计算机数据处理软件[3]。
Origin为您导入、转换、处理、作图以分析数据以及发布研究结果提供了各种各样的工具和选项,既可以满足一般用户的制图需要,也可以满足高级用户数据分析、函数拟合的需要,目前在很多高校中的应用也非常广泛,是科研工作者必须学会的一款软件[4]。
结合Excel和Origin两种强大的统计分析、制图软件[5],统计气象要素并分析,再以风向风速为例,制作风速频率百分比图、风频率饼图、风玫瑰图并加以分析,证明复杂数据用精美的图表呈现并加以分析,可以有效证明结论。
1 资料和方法(1)气象资料:呼和浩特国家气候观象台常规要素全月逐日每小时风向风速数据资料;(2)研究时段:2018年3月1日至2019年2月28日,共1年(3)分析范围:气象划分春(3月-5月)、夏(6月-8月)、秋(9月-11月)、冬(12月-1月);(4)分析方法:Excel中的簇状柱状图方法、OriginPro中的Pie Chart、Wind Rose (Binned Data);2 利用Excel制作气象要素图并分析图1是风速的频率分布情况,可以看到观测点风速在2.0-4.0m/s区间内出现频率较高,其中2.0-3.0m/s出现的频率高达24.2%。
第17期2020年6月No.17June ,2020作者简介:褚红健(1986—),男,山东滕州人,工程师,硕士;研究方向:城市轨道交通综合监控平台、风电场监控平台应用开发方向。
一种基于ExtJs 的风玫瑰图绘制方法江苏科技信息Jiangsu Science &Technology Information褚红健,李佑文,俞铭(南京国电南自轨道交通工程有限公司,江苏南京210032)摘要:文章提出了一种基于ExtJs 的风玫瑰图绘制方法。
首先,利用数据增强预处理引擎定时对形式不统一的原始风速风向数据进行预处理。
其次,通过风玫瑰图数据提供服务定时处理生成统计数据。
最后,通过WebSocket 与前端进行数据交互并在前端基于Extjs 绘制生成风玫瑰图。
关键词:风玫瑰图;ExtJs ;WebSocket 中图分类号:TP277文献标志码:A 0引言风玫瑰图越来越受到能源领域的建设者和规划者的重视[1]。
ExtJs 等Web 前端技术的发展促使了许多公众气象信息系统、风电场实时监控系统、风功率预测系统等系统逐步向B/S 架构转变。
在这种背景下,采用基于Excel ,VC++,Matlab 等传统的绘制方法所绘制的风玫瑰图难以方便快捷地接入B/S 架构的应用系统中[1-3]。
ExtJS 内置丰富的组件及更美观的布局,对烦琐的CSS 样式进行了深层次的封装且配置方便,最主要的是Extjs 和后台代码无关,浏览器兼容性好,是一种绿色的富客户端实现方式[4-6]。
因此,利用ExtJs 前端技术再结合WebSocket 机制[7],在基于Web 的系统中,能够定时主动更新及绘制更新更加绚丽的、界面交互更加友好的、便于移植的且与后台技术无关的风玫瑰图。
1基于ExtJs 的风玫瑰图绘制方法设计1.1整体逻辑结构如图1所示,基于ExtJs 的玫瑰图绘制方法的整体逻辑结构主要包括3个部分:数据增强预处理引擎、风玫瑰图数据提供服务以及风玫瑰图展示。
利用Excel软件绘制节理走向玫瑰花图勘察资料的整理中,经常需要制作节理走向玫瑰花图用于构造分析,每次制图前的数据统计耗时长,还容易出错,制图过程多是机械重复。
其实可以利用Excel软件绘制节理走向玫瑰花图。
1用Excel统计节理首先在Excel里将节理的编号、走向、倾向、倾角及平行条数输到A~E列(如图1),走向取方位角坐标系一、四象限值(即0° ̄90°或270° ̄360°范围内)。
又因节理走向、倾向常有范围值,如图中L10等,为了便于统计,需增加G~I三个辅助列。
G列输入公式“=IF(ISERROR(FIND("-",Bi)),Bi,(VALUE(MID(Bi,FIND("-",Bi)+1,3))+VALUE(LEFT(Bi,FIND("-",Bi)-1)))/2)”(“i”为行数,输入第1行公式后,鼠标指针放在单元格右下角,待指针变成黑色“+”时,点鼠标左键不松下拉,该列其它单元格公式自动完成,下同),其结果是:在同一行上,如果B列中走向是范围值,那么G列中显示其平均值,否则G列数值等于B列数值。
H列输入公式“=IF(Ei=0,Gi,Gi*(Ei+1))”,其结果是:在同一行上,如果E列数值为0(无平行节理),那么H列数值等于G列数值,否则H列数值等于E列数值加1再乘以G列数值,在该列内所有走向将考虑平行条数,以和值的形式出现。
I列中输入公式“=IF(ISERROR(FIND("-",Di)),Di,(VALUE(LEFT(Di,FIND("-",Di)-1))+VALUE(MID(Di,FIND("-",Di)+1,3)))/2)”,其结果是:在同一行上,如果D列中倾角是范围值,那么I列显示其平均值,否则I列数值等于D列数值。
其次将0° ̄90°和270° ̄360°等差分组,如图1在J列按公差10°分组。
风向玫瑰图的制作原理和应用风向玫瑰图用图象表示风向和风频(用百分数表示)的原理很抽象,学生难以理解。
简单介绍一下我的教学思路。
首先要学生认识方向和风向的关系。
其次在气象网站上搜集风向和风强资料,为了方便学生理解,我仅选取了某地一个月的风向资料供学生研究。
材料如下。
某地四月风向统计表123456789101112131415东北北东东北东无风东北东南南东北无风西南西北北西161718192021222324252627282930西东北东北南东北西北西北东南无风南北东北东组织学生绘出八个方向的示意图,然后将日期分别对应填在相应方向上。
组织学生计算、判断当月风频分布规律。
找出最小风频风向,以及主导风向。
例如根据这个原理绘制的图。
注意图中有比例尺代表风频(百分数),而且八个方位的百分数相加小于百分之百。
因为还有静风。
推而广之,我们可以将一年、多年的风向统计资料编制成图象,这就是风向玫瑰图。
事实上风向有明显的季节变化,甚至是年际变化,所以通常要选取数十年的风向资料作为研究对象。
有大气污染的企业设置在居民区最小风频的上风地带或常年盛行风向垂直的郊外。
到底哪种更科学呢,学生根据一个月的风频统计就可以作出答案。
就是说如果知道最小风频的方向,就把工厂设置在居民区最小风频的上风地带,这样是最科学的。
如果不知道最小风频的情况,只知道盛行风的方向,就只能选择把工厂设置在常年盛行风向垂直的郊外了。
风向、风频、工厂区位,这些非常抽象的问题,通过设置活动得到了解决。
父亲的格局决定家庭的方向一个家庭的福气运道,不是凭空出现的,它是家庭成员共同努力得来的。
家庭要想和谐兴旺,首先要走对方向,父亲的格局就决定着家庭的发展方向。
曾国藩曾说:“谋大事者首重格局”,心中格局的大小,决定了眼光是否长远,眼光是否长远又决定了事物的成败。
家庭的发展不是一个一蹴而就的过程,家庭需要经营,需要规划。
由于社会分工的不同,父亲作为家庭中的男性,承担着家庭领导者的职能,是家庭“权威”的代表。
1引言风向玫瑰图用于表示某地各风向出现的频率,图中频率最大的方位,表示该风向出现次数最多,同时也可用不同的颜色来区别不同的风速范围。
它是了解水运工程所在地风况的重要手段,对勘测设计具有重要参考价值。
目前绘制风向玫瑰图多采用Excel 进行绘制,但该方法图形不够美观、通用性不强等,而另一些通过编程、数据库链接等进行自行开发的软件,虽然可以实现界面美观、过程简洁的效果,但技术门槛较高,且缺少灵活性,不能适用于一切复杂的水运工程情况。
为了更快速高效地进行风向玫瑰图的绘制,本文系统地介绍5种常见的风向玫瑰图绘制方法,并通过实例数据进行比较,分析各个方法的特点,为水运工程气象观测中风向玫瑰图的绘制提供重要参考。
2实例数据风向玫瑰图是根据各风速风向的统计值,按照合适比例绘制,方向多采用十六个方位,将方位按照每22.5°一格划为16格。
风向频率是在一定时间内各种风向出现的次数占所有观察次数的百分比:g n =f n∑116f n +C 式中:g n 表示n 方向上风向频率;f n 表示观测期间n 方向上的观测次数;C 为观测期间的静风次数。
以海南省某处某季度的风速风向原始资料为例,进行风向玫瑰图的绘制,风速范围按照《水运工程水文观测规范》(JTS 132—2015)规定的风速等级划分,如表1所示。
风向频率统计数据如表2所示。
表1风速等级表(1级~6级)(单位:m )DOI 编码:10.19412/ki.42-1395/u.2020.04.015水运工程气象观测中风向玫瑰图的绘制方法及比较【摘要】风向玫瑰图在水运工程勘测设计中有着重要的参考价值。
为了更快速高效地绘制风向玫瑰图,本文阐述了风向玫瑰图的定义,并进行了参数化表示,系统地介绍了风向玫瑰图几种常见的绘制方法,并比较分析了各个方法的特点,为水运工程气象观测中风向玫瑰图的绘制提供重要参考。
【关键词】水运工程;风向玫瑰图;绘制方法;比较【中图分类号】P229文献标识码:A文章编号:1006-7973(2020)04-0077-04赵亮王波(中交第二航务工程勘察设计院有限公司湖北武汉430071)风级0123456名称无风软风轻风微风和风清风强风风速0.0~0.20.3~1.51.6~3.33.4~5.45.5~7.98.0~10.710.8~13.8表2某地某季度风向频率统计表由表2可知各个风向的频率、静风频率及不同等级的风速在各风向上的频率。
基于Excel2010的风向玫瑰图绘制研究
文章根据民用航空气候志编写要求,基于Excel 2010运用一定技巧绘制风向玫瑰图,改进了Excel制作风玫瑰图传统方法过于简单不够美观的缺陷。
相关技巧主要包括:通过变更风向频率原始数据系列长度,细化风玫瑰图;通过拆分数据系列,使风玫瑰图图形美观;对数据系列进行修正,使风玫瑰图细节精确,符合人们视觉习惯。
标签:气候志;风玫瑰图;Excel
引言
机场气象台需要定期对机场的气象资料进行收集整理。
编写气候志是机场气象台的重要工作之一。
气候志中需附加各种气候图表对气象要素进行直观准确的说明。
风玫瑰图是气象分析图表的重要组成部分,它描述某一地区一时段内风速风向的平均分布状况。
其中风向玫瑰图是对各个风向出现的频率的统计图。
现在绘制风玫瑰图主要有两类方案,一类是通过编程,运用Matlab[1]等专业软件绘图,另一类是使用Excel[2]等商业软件中的雷达图绘制。
用Excel制作风玫瑰图相对简单、经济。
但现常用方法绘图也存在图形过于简单不够美观的缺点。
作者对运用Excel绘制风玫瑰的方式进行一定的改进,使绘制出的风玫瑰图更加精细美观。
供有相关需求的人员参考。
1 原始数据
在机场气候志中,每30°为一个风向段,35-00-01表示从350°到10°。
以此顺延,将360°分为12个部分,此外,还有风向不定(VRB),静风(CLAM),一共14个部分。
现将0-360°风向段风向频率用风玫瑰图绘制。
其原始数据由12个独立的数值组成,分别表示各风向段风向频率。
2 绘制原理
Excel雷达图可以将排列在工作表的列或行中的数据绘制在雷达图中,用以比较几个数据的聚合值。
绘制出的雷达图表现为一个多边形,数据的列数对应着多边形的边数,每一列的值为一个系列。
Excel会将来源于同一系列的数据用闭合的线连接起来,每一个系列对应着一条闭合的廓线。
每个系列都可独立的填色、有独立的图例和数据标签。
因数据列数对应着多边形的边数,列数越多,多边形的边也就越多,雷达图的坐标底图也就越接近圆,图形就更加精细。
由于系列间是相互独立的,用一个系列表示一个风向段,可丰富图像色彩,美化图像细节,使图像更加美观。
3 风玫瑰图的制作步骤
3.1 等边长雷达图特征
插入一段数值相等的序列,假设数值为10,序列长度为24,绘制雷达图。
在雷达图上表现为正24边形。
如图1。
若序列长度增加为360。
图形就表现为正360边形,接近一个圆。
3.2 对原始数据作风玫瑰图
每30°为一个风向段,360°分为12部分。
用雷达图轴(值)轴长度表示风向段频率平均。
将各风向段频率的数据序列用Excel直接作图,得到风玫瑰图,如图2。
3.3 增加数据系列长度
若将原数据系列列数增加,同个风向段内的数据用相同的数值(频率)填充。
则同个风向段内风向频率的图形由与扇形圆弧边相似的折线组成,如图1。
而风向段间的图形,为两相邻频率数值的连线。
这里将数据长度增加为360,每个风向段内有30个相同的数值。
3.4 数据系列的拆分
用原始数据制作的风玫瑰图为单一系列,只能用单一的颜色填充。
相邻的数值如果接近的话,不容易区分,图形也不够美观。
由于一个风向段内的频率数值相同。
可以对数据系列按风向段分离为多个系列。
每一个新系列表示一个风向段内风向出现的频率,新数值系列与原数值系列在对应风向段内的数值相同,在其他风向段内数值填充0。
在雷达图上的图像表现为接近扇形的图形。
拆分填充数值时可使用Excel函数,以方便之后不同风玫瑰图的制作。
表1中,可在B10中输入=IF(OR($A10>B$5,$A10C$5,$A10=B$5,$ A10=C$5,$A10<=C$6),C$3,0),同样用上文的方式填充。
新的赋值方式没有改变35-00-01边线连线的含义,而02-03-04系列的边线更改为系列中点14与点15的连线,点14赋值为0,即连线是点15与圆心的连线。
两条连线部分重合,夹角消失。
图4中用扇形边长度表示风向段频率,扇形区域的大小与风向段频率不对应,容易造成视觉误导。
可将风向段的频率数值开根号,再填入B3:M3中。
这时风玫瑰图中的扇形面积就可与频率的数值相对应。
4 结束语
文章对Excel绘制风玫瑰图的方法进行改进,通过增加原数据系列长度使风向段细化,拆分数据系列使各风向段绘制独立,更改数据系列细节,使风玫瑰图更加准确精美。
上述改进方法改变了传统绘制风玫瑰图过于简单不美观的缺陷。
模板化,使风玫瑰图的制作简单迅捷。
参考文献
[1]张立波.基于Matlab的风玫瑰图绘制[J].电脑编程技巧与维护,2012(18):26-27,69.
[2]段红梅,匡方毅,王璐,等.用Excel雷达图制作多彩色风玫瑰图的实用技巧[J].安徽农业科学,2012,40(1):397-399.
[3]刘万祥.Excel图表之道:如何制作专业有效的商务图表[M].北京:电子工业出版社,2010(4):41.
作者简介:刘维斗(1988-),男,学士,助工,毕业于南京信息工程大学,现从事民航气象预报工作。