龙卷风是一种小范围短时间的剧烈气旋,它卷扬尘土,卷走房屋,破坏力极强。美国是世界上遭受龙卷风侵袭最多的国家,被称为“龙卷风之乡”,中西部和南部由于地势平坦、地域辽阔,形成了著名的“龙卷风走廊”,在这里,平均每年会形成1000次龙卷风。

龙卷风形成所需要的气候条件复杂,很难进行及时的预警,但它的发生并不是完全无规律可循。今天,我们就根据美国风暴预测中心2009年到2018年的龙卷风数据,使用SuperMap iDesktop中的空间统计分析功能,找出龙卷风随月份变化的迁徙规律。

第一步 数据准备

(1)数据下载
美国国家海洋和大气管理局下的风暴预测中心(网址https://www.spc.noaa.gov/wcm/)提供了美国历年的龙卷风记录数据,格式为csv,每一条记录中包含了一次龙卷风的起止点坐标和强度等级等信息。

图1 数据下载

(2)数据导入
分年度下载2009-2018年的龙卷风数据后,将csv数据以“空间数据”的形式导入数据源中,由于后续我们将使用龙卷风的起始点进行分析,这里将“坐标字段”设置为龙卷风的起始点经纬度。

图2 数据导入

第二步 数据处理

(1)数据预处理
导入后的起始点数据每一年为一个单独的点数据集,为了方便后续的分析,将这些点数据集追加到同一个数据集中,可以使用选择后拖入追加的方式,也可以使用“数据”选项卡中“数据处理”分组下的“批量追加行”功能。

(2)提取中心点
度量地理分析中的“平均中心”用于计算一组要素的中心点,通过分组可以一次性计算同一数据集中每组要素的中心点。

在“空间分析”选项卡“空间统计分析”分组中,“度量地理分析”下拉菜单中选择“平均中心”,将分组字段设置为月份“Month”,权重字段设置为龙卷风级别“Magnitude”,并统计每个月发生的龙卷风级别总和,点击“确定”得到每个月龙卷风的中心点。

图3 提取龙卷风平均中心

图4 提取平均中心结果

(3)连接中心点
在“数据”选项卡“类型转换”下拉菜单中选择“点转线”,连接字段保持默认,设置月份“Month_Group”为排序字段,系统自动将中心点按照月份顺序连接。为了便于分析龙卷风迁移轨迹的重复性规律,可以手动将12月与1月的中心点连接到一起。

图5 连接每个月份的中心点

图6 中心点连接结果
(左:12月、1月中心点未连接;右:12月、1月中心点连接)

第三步 制图可视化

(1)中心点可视化
龙卷风中心点实际上是包含了龙卷风级别的加权中心点,在制图时可以把这种权重也明确表示出来。首先,将中心点数据集合添加至地图窗口,使用月份“Month_Group”字段制作单值专题图,并选择合适的颜色方案。其次,勾选“符号大小”选项,将符号大小设置为“Magnitude_Sum/60+8”,其中,60与8只是为了调整符号大小设置的经验值,目的是使符号大小与龙卷风级别总和正相关,不具有实际意义。

对中心点制作标签专题图,设置标签表达式为月份“Month_Group”,对齐方式设置为“中心点”,字号设置为“Magnitude_Sum/500+2”(其中的数字依然是尝试出来的经验值)。同时,在“地图属性”面板中勾选“显示压盖对象”,就可以将标签显示到中心点符号的中心。
图7 龙卷风中心点可视化

(2)轨迹可视化
对龙卷风轨迹线制作单值专题图,设置表达式为月份“Month”,将每个月线符号的颜色设置为与上面中心点对应的颜色,为了突出龙卷风中心点,在图层属性中将此图层的透明度设置为50%。
图8 龙卷风轨迹可视化

最后,加入美国的行政区面数据,将地图动态投影为兰伯特等角圆锥投影“LambertConformalConic”,一幅龙卷风迁徙地图就做好啦!
图9 龙卷风迁移地图

龙卷风迁徙地图,原来可以这样做相关推荐

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