[IDL] 아이디엘 Terra/CERES 극궤도 기상 위성 자료를 이용하여 지표면 특성 (Landcover) 및 운량 (Cloud Fraction)에 따른 가시화

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정보

업무명 : 아이디엘 Terra/CERES 극궤도 기상 위성 자료를 이용한 지표면 특성 (Landcover) 및 운량 (Cloud Fraction)에 따른 가시화
작성자 : 이상호
작성일 : 2019-08-29
설 명 :
수정이력 :
- 2020-03-24 : 소스 코드 명세 추가

내용

[개요]

안녕하세요? 기상 연구 및 웹 개발을 담당하고 있는 해솔입니다.
오늘 포스팅에서는 Terra/CERES 극궤도 기상 위성 자료를 이용한 지표면 특성 (Landcover) 및 운량 (Cloud Fraction)에 따른 가시화를 소개해 드리고자 합니다.

[특징]

기상 위성 자료를 이용하여 가시화를 위한 소프트웨어가 필요하며 이 프로그램은 이러한 목적을 달성하기 위해 고안된 소프트웨어

[기능]

Terra/CERES 극궤도 기상 위성 자료에 대한 위/경도 및 이진 자료 읽기
각 화소마다 분기문으로 컬러 부여
각 카테고리 (지표면 특성 및 운량)별로 범례 추가

[사용법]

입력 자료를 동일 디렉터리에 위치
소스 코드를 실행 (idl -e Visualization_By_Landcover_And_Cloud_Fraction_Using_Terra_CERES_Data)
가시화 결과를 확인

[사용 OS]

Windows 10
Linux

[사용 언어]

IDL v8.5

소스 코드

해당 작업을 하기 위한 컴파일 및 실행 코드는 IDL로 작성되었으며 가시화를 위한 라이브러리는 Coyote's Guide to IDL Programming 및 IDL Astronomy User's Library를 이용하였습니다.
소스 코드는 단계별로 수행하며 상세 설명은 다음과 같습니다.
- 1 단계는 주 프로그램은 작업 경로 설정, 아스키 파일 읽어 메모리상에 저장하고 가시화를 위한 초기 설정합니다.
- 2 단계는 plots 매핑에 따라 영상 장면 표출하여 이미지 형식으로 저장합니다. 이 과정에서 포스트 스크립트 (PS) 형식에서 PNG로 변환합니다.

[명세]

작업 환경 설정

cd, 'D:\할 일\Program\각종 자료\Aerosol mapping+RGB\modis hdf_ps_RGB x\Ozone'

아스키 (ASCII) 파일 설정

file = 'Terra_20150818_0000-0134.dat'

파일 읽기
- readcol를 통해 각 변수에 따른 포맷별로 읽기

readcol, file, format='f,f,f,f,f,f,f,f,f,f,f,f,f,f,f,f,f', lon, lat, sza, ceres_rsr, ceres_albedo, rsr, rsr2, land_rsr, land_rsr2, albedo, albedo2, land_albedo, land_albedo2, sfc_albedo, ceres_landcover, ceres_sfc_albedo, clear_fraction

가시화를 위한 초기 설정
- set_plot를 통해 포스트 스크립트 (Post Script, PS) 형식으로 저장 및 세부 옵션
  - 그림 저장명 : filename
  - 폰트 : /SCHOOLBOOK
  - 폰트 굵게 : /BOLD
- usersym를 통해 매핑을 위한 심볼 설정
- 중심 위도 (clat), 중심 경도 (clon) 설정
- loadct를 통해 컬러바 선택
- cgmap_set를 통해 도법 (satellite) 설정

n_color = 7
clat = -0.031184  &amp;  clon = 140.204602
zmin =  0
zmax = 8

ps_name = 'land'

set_plot,'ps'
device, filename=ps_name+'.ps', decomposed=0, bits=8, /color, xsize=12, ysize=13, /inches,  $
/schoolbook, /bold
!p.font=0  &amp;  !p.charsize=2.0 &amp; !p.charthick=1.6  &amp; !p.multi=[0,1,1]
usersym,17.2*[0,1,1,0,0]/9,3.9*[0,0,1,1,0]/2,/fill

start_color=zmin  &amp;  end_color=zmax  &amp;  colorn=end_color-start_color

tvlct, r, g, b, /Get
loadct, 33, ncolor=colorn 

cgmap_set, /satellite, sat_p=[42159.934825,0,0], clat, clon, charsize=1.0, limit=[-90,-180,90,180], $
position=[0.10,0.15,0.9,0.95], /isotropic, color='white'

매핑을 위한 설정 및 가시화 : points
- 지표면 특성 (ceres_landcover) 및 운량 (clear_fraction)에 따라 컬러 (color) 매핑

for i=0L, lines-1 do begin

	if ((ceres_landcover[i] ge 1 and ceres_landcover[i] le 6) or (ceres_landcover[i] ge 8 and ceres_landcover[i] le 14) $
		or (ceres_landcover[i] eq 18) or (ceres_landcover[i] eq 7) or (ceres_landcover[i] eq 16) )  then begin  
        if (clear_fraction[i] gt 95  and  clear_fraction[i] le 100) then begin
            plots, lon[i], lat[i], psym=8, symsize=0.4, color=0
        endif else if (clear_fraction[i] gt 50  and  clear_fraction[i] le 95) then begin
            plots, lon[i], lat[i], psym=8, symsize=0.4, color=1
        endif else if (clear_fraction[i] gt 5  and  clear_fraction[i] le 50) then begin
            plots, lon[i], lat[i], psym=8, symsize=0.4, color=2
        endif else if(clear_fraction[i] ge 0  and  clear_fraction[i] le 5) then begin
            plots, lon[i], lat[i], psym=8, symsize=0.4, color=3            
        endif else begin
        endelse
	endif else begin
	endelse

    if(ceres_landcover[i] eq 17) then begin               
        if (clear_fraction[i] gt 95  and  clear_fraction[i] le 100) then begin
        	plots, lon[i], lat[i], psym=8, symsize=0.4, color=4
        endif else if (clear_fraction[i] gt 50  and  clear_fraction[i] le 95) then begin
          	plots, lon[i], lat[i], psym=8, symsize=0.4, color=5
        endif else if (clear_fraction[i] gt 5  and  clear_fraction[i] le 50) then begin
        	plots, lon[i], lat[i], psym=8, symsize=0.4, color=6
        endif else if(clear_fraction[i] ge 0  and  clear_fraction[i] le 5) then begin
        	plots, lon[i], lat[i], psym=8, symsize=0.4, color=7
        endif else begin
        endelse   
    endif else begin
    endelse

endfor

cgtext 및 cgLegend를 통해 범례 설정 및 세부 옵션
- 그림에서와 같이 글자 색 (운형)와 심볼 모양 (통계값 종류)에 따라 LAND, SEA, SD 및 R, Bias, RMSE에 따라 별도 범례 설정
- charsize : 글자 크기
- charthick : 글자 굵기
- alignment : 글자 정렬
- color : 글자 색
- font : cgPS_Open에서 설정한 폰트 반영
- Psyms : 심볼 모양
- SymSize : 심볼 크기
- Color : 심볼 색
- TCOLORS : 심볼 색

cgtext, 0.61, 0.74, 'LAND :', charsize=2.5, charthick=3.0, alignment=0, color='black', font=0, /normal

cgLegend, Title=['  Clear', '  Partly cloudy', '  Mostly cloudy', '  Overcast'], PSyms=[-15], $
	SymSize=3.0, Color=[0, 1, 2, 3], Location=[0.62, 0.71], $
	Length=0, VSpace=3.5, charsize=2.2, TCOLORS=[0, 1, 2, 3] 

cgtext, 0.61, 0.54, 'OCEAN :', charsize=2.5, charthick=3.0, alignment=0, color='black', font=0, /normal

cgLegend, Title=['  Clear', '  Partly cloudy', '  Mostly cloudy', '  Overcast'], PSyms=[-15], $
	SymSize=3.0, Color=[4, 5, 6, 7], Location=[0.62, 0.51], $
	Length=0, VSpace=3.5, charsize=2.2, TCOLORS=[4,5,6,7]

컬러바 설정

cgcolorbar,range=[zmin,zmax],  ncolor=colorn, position=[0.15,0.09,0.85,0.13],  $
	yminor=0, ytickinterval=0, xminor=5, xstyle=1+8, ystyle=4, $
	xthick=5, ythick=5, ticklen=0.29999, charsize=1.9

지도 맵 설정

cgmap_gshhs, 'gshhg'+path_sep()+'gshhs_i.b', color='black', /outline, level=4, thick=1.0
cgmap_continents, /continents,  /hires, color='black', mlinethick=0.001, thick=1.0, limit=[-90,-180,90,180]

도법에 대한 격자 보조선 설정
- cgmap_grid를 기준 위/경도 (lats, lons)에 따라 텍스트 (lats_names, lons_names) 및 격자 보조선 삽입
- cgtext를 통해 그림 제목 삽입

lats = [-90, -60, -30, 0, 30, 60, 90]
lats_names = ['','', '', ' ', '','', '']

lons = [10, 80, 110, 140, 170, -160, -10]
lons_names = ['','', '', '', '', '','']

cgmap_grid, color='black', /label, lats=lats,  latlabel=170, lonlabel=-5, latnames=lats_names, lons=lons, lonnames=lons_names, clip_text=0, linestyle=1, noclip=0, /horizon, charsize=1.7
cgtext, 0.5, 0.965, ps_name, charsize=2, charthick=1.6, alignment=0.5, color='black', font=0, /normal

포스트 스크립트 형식 (PS)을 PNG로 변환
- device를 통해 포스크 스크립트 정상 종료
- convert를 통해 PNG 이미지 형태로 변환
- file_delete를 통해 포스트 스크립트 삭제

device, /close_file

com  = 'convert -flatten -background white '+ps_name+'.ps'+' '+file_basename(ps_name, '.ps')+'.png'
spawn, com

file_delete, ps_name+'.ps'

Terra/CERES 자료를 이용한 지표면 특성과 운량에 따른 매핑

[전체]

	pro Visualization_By_Landcover_And_Cloud_Fraction_Using_Terra_CERES_Data

	cd, 'D:\할 일\Program\각종 자료\Aerosol mapping+RGB\modis hdf_ps_RGB x\Ozone'

	file = 'Terra_20150818_0000-0134.dat'

	lines = file_lines(file)-1

	print, lines

	readcol, file, format='f,f,f,f,f,f,f,f,f,f,f,f,f,f,f,f,f', lon, lat, sza, ceres_rsr, ceres_albedo, rsr, rsr2, land_rsr, land_rsr2, albedo, albedo2, land_albedo, land_albedo2, sfc_albedo, ceres_landcover, ceres_sfc_albedo, clear_fraction

	n_color = 7
	clat = -0.031184 & clon = 140.204602
	zmin = 0
	zmax = 8

	ps_name = 'land'

	set_plot,'ps'
	device, filename=ps_name+'.ps', decomposed=0, bits=8, /color, xsize=12, ysize=13, /inches, $
	/schoolbook, /bold
	!p.font=0 & !p.charsize=2.0 & !p.charthick=1.6 & !p.multi=[0,1,1]
	usersym,17.2[0,1,1,0,0]/9,3.9[0,0,1,1,0]/2,/fill

	start_color=zmin & end_color=zmax & colorn=end_color-start_color

	tvlct, r, g, b, /Get
	loadct, 33, ncolor=colorn
	; cgloadct, 13, /Reverse, /Brewer, ncolor=colorn ; Good (diff)
	; cgloadct, 24, /Reverse, /Brewer, bottom=0, ncolor=colorn ; Good (diff)
	; cgloadct, 25, /Reverse, /Brewer, bottom=0, ncolor=colorn ; Good
	; cgloadct, 13, /Reverse, /Brewer, bottom=0, ncolor=colorn ; Good (Cloud Fraction)

	cgmap_set, /satellite, sat_p=[42159.934825,0,0], clat, clon, charsize=1.0, limit=[-90,-180,90,180], $
	position=[0.10,0.15,0.9,0.95], /isotropic, color='white'


	for i=0L, lines-1 do begin

	if ((ceres_landcover[i] ge 1 and ceres_landcover[i] le 6) or (ceres_landcover[i] ge 8 and ceres_landcover[i] le 14) $
	or (ceres_landcover[i] eq 18) or (ceres_landcover[i] eq 7) or (ceres_landcover[i] eq 16) ) then begin
	if (clear_fraction[i] gt 95 and clear_fraction[i] le 100) then begin
	plots, lon[i], lat[i], psym=8, symsize=0.4, color=0
	endif else if (clear_fraction[i] gt 50 and clear_fraction[i] le 95) then begin
	plots, lon[i], lat[i], psym=8, symsize=0.4, color=1
	endif else if (clear_fraction[i] gt 5 and clear_fraction[i] le 50) then begin
	plots, lon[i], lat[i], psym=8, symsize=0.4, color=2
	endif else if(clear_fraction[i] ge 0 and clear_fraction[i] le 5) then begin
	plots, lon[i], lat[i], psym=8, symsize=0.4, color=3
	endif else begin
	endelse
	endif else begin
	endelse

	if(ceres_landcover[i] eq 17) then begin
	if (clear_fraction[i] gt 95 and clear_fraction[i] le 100) then begin
	plots, lon[i], lat[i], psym=8, symsize=0.4, color=4
	endif else if (clear_fraction[i] gt 50 and clear_fraction[i] le 95) then begin
	plots, lon[i], lat[i], psym=8, symsize=0.4, color=5
	endif else if (clear_fraction[i] gt 5 and clear_fraction[i] le 50) then begin
	plots, lon[i], lat[i], psym=8, symsize=0.4, color=6
	endif else if(clear_fraction[i] ge 0 and clear_fraction[i] le 5) then begin
	plots, lon[i], lat[i], psym=8, symsize=0.4, color=7
	endif else begin
	endelse
	endif else begin
	endelse

	endfor

	cgtext, 0.61, 0.74, 'LAND :', charsize=2.5, charthick=3.0, alignment=0, color='black', font=0, /normal
	cgLegend, Title=[' Clear', ' Partly cloudy', ' Mostly cloudy', ' Overcast'], PSyms=[-15], $
	SymSize=3.0, Color=[0, 1, 2, 3], Location=[0.62, 0.71], $
	Length=0, VSpace=3.5, charsize=2.2, TCOLORS=[0, 1, 2, 3]
	cgtext, 0.61, 0.54, 'OCEAN :', charsize=2.5, charthick=3.0, alignment=0, color='black', font=0, /normal
	cgLegend, Title=[' Clear', ' Partly cloudy', ' Mostly cloudy', ' Overcast'], PSyms=[-15], $
	SymSize=3.0, Color=[4, 5, 6, 7], Location=[0.62, 0.51], $
	Length=0, VSpace=3.5, charsize=2.2, TCOLORS=[4,5,6,7]

	; for i=0L, lines-1 do begin

	; if ((ceres_landcover[i] ge 1 and ceres_landcover[i] le 6) or (ceres_landcover[i] ge 8 and ceres_landcover[i] le 14) $
	; or (ceres_landcover[i] eq 18) or (ceres_landcover[i] eq 7) or (ceres_landcover[i] eq 16) ) then begin
	; if (clear_fraction[i] gt 95 and clear_fraction[i] le 100) then begin
	; plots, lon[i], lat[i], psym=8, symsize=0.4, color=5
	; endif else if (clear_fraction[i] gt 50 and clear_fraction[i] le 95) then begin
	; plots, lon[i], lat[i], psym=8, symsize=0.4, color=7
	; endif else if (clear_fraction[i] gt 5 and clear_fraction[i] le 50) then begin
	; plots, lon[i], lat[i], psym=8, symsize=0.4, color=7
	; endif else if(clear_fraction[i] ge 0 and clear_fraction[i] le 5) then begin
	; plots, lon[i], lat[i], psym=8, symsize=0.4, color=7
	; endif else begin
	; endelse
	; endif else begin
	; endelse
	;
	; if(ceres_landcover[i] eq 17) then begin
	; if (clear_fraction[i] gt 95 and clear_fraction[i] le 100) then begin
	; plots, lon[i], lat[i], psym=8, symsize=0.4, color=0
	; endif else if (clear_fraction[i] gt 50 and clear_fraction[i] le 95) then begin
	; plots, lon[i], lat[i], psym=8, symsize=0.4, color=3
	; endif else if (clear_fraction[i] gt 5 and clear_fraction[i] le 50) then begin
	; plots, lon[i], lat[i], psym=8, symsize=0.4, color=3
	; endif else if(clear_fraction[i] ge 0 and clear_fraction[i] le 5) then begin
	; plots, lon[i], lat[i], psym=8, symsize=0.4, color=3
	; endif else begin
	; endelse
	; endif else begin
	; endelse
	;
	; endfor

	; cgtext, 0.61, 0.74, 'LAND :', charsize=2.5, charthick=3.0, alignment=0, color='black', font=0, /normal
	; cgLegend, Title=[' Clear', ' Cloudy'], PSyms=[-15], $
	; SymSize=3.0, Color=[5, 7], Location=[0.62, 0.71], $
	; Length=0, VSpace=3.5, charsize=2.2, TCOLORS=[5,7]
	; cgtext, 0.61, 0.54, 'SEA :', charsize=2.5, charthick=3.0, alignment=0, color='black', font=0, /normal
	; cgLegend, Title=[' Clear', ' Cloudy'], PSyms=[-15], $
	; SymSize=3.0, Color=[0, 3], Location=[0.62, 0.51], $
	; Length=0, VSpace=3.5, charsize=2.2, TCOLORS=[0,3]


	cgcolorbar,range=[zmin,zmax], ncolor=colorn, position=[0.15,0.09,0.85,0.13], $
	yminor=0, ytickinterval=0, xminor=5, xstyle=1+8, ystyle=4, $
	xthick=5, ythick=5, ticklen=0.29999, charsize=1.9

	cgmap_gshhs, 'gshhg'+path_sep()+'gshhs_i.b', color='black', /outline, level=4, thick=1.0
	cgmap_continents, /continents, /hires, color='black', mlinethick=0.001, thick=1.0, limit=[-90,-180,90,180]
	lats = [-90, -60, -30, 0, 30, 60, 90]
	; lats_names = ['',textoidl('60\circS', font=0), textoidl('30\circS', font=0), ' ', textoidl('30\circN', font=0),textoidl('60\circN', font=0), '']
	lats_names = ['','', '', ' ', '','', '']
	lons = [10, 80, 110, 140, 170, -160, -10]
	; lons_names = ['',textoidl('80\circE'), textoidl('110\circE'), textoidl('140\circE'), textoidl('170\circE'), textoidl('200\circW'),'']
	lons_names = ['','', '', '', '', '','']
	cgmap_grid, color='black', /label, lats=lats, latlabel=170, lonlabel=-5, latnames=lats_names, lons=lons, lonnames=lons_names, clip_text=0, linestyle=1, noclip=0, /horizon, charsize=1.7
	cgtext, 0.5, 0.965, ps_name, charsize=2, charthick=1.6, alignment=0.5, color='black', font=0, /normal
	device, /close_file

	com = 'convert -flatten -background white '+ps_name+'.ps'+' '+file_basename(ps_name, '.ps')+'.png'
	spawn, com

	file_delete, ps_name+'.ps'

	end

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참고 문헌

[논문]

없음

[보고서]

없음

[URL]

없음

문의사항

[기상학/프로그래밍 언어]

sangho.lee.1990@gmail.com

[해양학/천문학/빅데이터]

saimang0804@gmail.com

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