如何綜合使用ＳＰＳＳ和Ｓｕｒｆｅｒ繪制風向頻率隨時間變化圖

摘要：該文簡要介紹了統計軟件SPSS和專業繪圖軟件Surfer，然后介紹了如何綜合使用SPSS的報表功能和Surfer的等值線繪制功能繪制風向頻率隨時間變化圖，并給出了2004年10月廣州市番禺區新墾鎮自動氣象站風向頻率的分析實例。最后指出統計軟件SPSS在氣象業務和科研中有著廣闊的應用前景。

關鍵詞：SPSS；Surfer；風向頻率圖；分析實例

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2009)04-0954-02

How to Draw Chart of Variation of Wind Direction Frequency Synthetically by SPSS and Surfer

LI Wei-quan1， CHEN Ying-hua2， GUO Lin-jing2， LI Ming-hua2

(1.Longmen Meteorological Station， Guangdong， Longmen， 516008; 2. Huizhou Meteorological Bureau， Guangdong， Huizhou， 516001)

Abstract: In this article， we simply introduced statistic software SPSS and specialized pictorial software Surfer， explained how to draw charts of variation of wind direction frequency synthetically by the report forming function of SPSS and isoline protracting function of Surfer， and illustrated an example which is the analysis of wind direction frequency of automatic meteorological station in Xinken town， Panyu district， Guangzhou in October， 2004. And in the end pointed out that statistic software SPSS has a widest applying prospect in meteorological work and scientific research.

Key words: SPSS; Surfer; chart of wind direction frequency; analysis example

風向頻率是在一定時間內各種風向出現的次數占所有觀察次數的百分比。在分析某地的風向時，經常使用的是繪制風向頻率玫瑰圖（風玫瑰圖）來表示風向和風向頻率。風玫瑰圖一般都能滿足分析要求，但若要繪制風向頻率隨時間的變化圖時則有其局限性，不能非常直觀的在一張圖上顯示。本文綜合使用統計軟件SPSS11.5和專業繪圖軟件Surfer8.0，提出一種新的分析方法來繪制風向頻率隨時間變化圖，并利用2004年10月廣州市番禺區新墾鎮自動氣象站每小時的風速、風向資料給出了分析實例。

1 如何使用SPSS統計風向頻率

SPSS（Statistical Product and Service Solutions，意為統計產品與服務解決方案），與SAS被并稱為當今最權威的兩大統計軟件。SPSS[1-2] 統計和數據分析功能強大，界面友好，使用方便， SPSS因其強大的數據準備與統計分析功能，方便的圖表展示功能，以及廣闊的兼容性、界面的友好性滿足了廣大用戶的需求，目前是非統計專業人員應用最多的統計軟件。本文將使用SPSS11.5中的basic tables報表功能按照需要統計風向頻率。

建立如圖1所示的數據文件。其中第一列為day（日期），第二列為hour（時刻），第三列為wd（風向，按16方位），第四列為wv（風速）。SPSS可直接輸入或復制數據建立新數據文件，也可導入多種格式的文件，如常用的.txt、.dat和.xls，還可與數據庫相連。

在菜單欄上選擇Analyze→Tables→Basic Tables，則出現Basic Tables主對話框（圖2a）。其中Summaries框選入需要進行分析的變量，因本例中只需要統計出現頻率，可以不選，也可以選入wv；Down框將day選入，則輸出結果的行按日期分布；Across框將wd選入，即輸出結果的列按風向分布；Format對話框中將空單元格的顯示方式改為0（即zero）。Statistics為Summaries對應的統計參數選項，可同時選入多個，本文僅選Row%（行百分比，即每天的風向頻率），且將對應的Format改為ddd.dd，保留一位小數，圖2b。

設置完畢，按OK鍵，則得到該月逐日（1～31日）風向頻率，表1，結果可直接導出存為.txt、.xls、.doc等格式。同理，若在Down選項中選入hour，則將得到該月逐時（0～23時）風向頻率。若在Statistics中同時選入Row%和Mean，則可以得到不同風向的出現頻率和對應的平均速度。

2 如何使用Surfer繪制風向頻率隨時間變化圖

Surfer[3-4]是在Windows和NT操作系統下最強大的、最靈活的和較易使用的繪制等值線圖及三維立體圖軟件，廣泛應用于地質和氣象等領域，本文將使用Surfer8.0的等值線功能來繪制風向頻率隨時間變化圖。

首先將由SPSS統計得到的1～31日每天不同風向的出現頻率，處理成如下格式：

1N 520.8

2N 537.5

……

31N5.0

1NNE 64.2

……

其中第一列為日期，第二列為風向，此處靜風不寫入；第三列為風向按16方位從正西方向開始的編號（至于風向為何從正西開始，是因為2004年10月新墾偏西風出現頻率較低，可根據實際情況調整）；第四列為風向頻率值。處理好后將文件存為xkwf.dat，然后打開Surfer軟件，在菜單欄上選擇“網格→數據”，選擇文件xkwf.dat，點確定，則出現網格化數據主對話框（圖3）。在X中選入列A，即日期，間距設為0.5；在Y中選入列C，即風向編號；在Z中選入列D，即(X，Y)處的風向頻率，間距設為0.5；網格化方法選氣象上常用的克里格；點確定，則生成xkwf.grd文件。

在菜單欄選擇“地圖→等值線圖→新建等值線圖”，打開“xkwf.grd”，則得到風向頻率逐日變化圖，圖4a；同理，也可以得到風向頻率逐時變化圖，圖4b。通過修改圖形的各項參數，可以使圖形更加美觀，如圖4所示。圖形可以通過菜單欄上的“文件→導出”另存為.tif、.jpg和.bmp等多種常用圖片格式，值得提出的是將“每英寸點數”修改為1200可以大大提高圖片的精度，使輸出圖形更加美觀。

3 分析實例

圖4給出了2004年10月廣州市番禺區新墾風向頻率變化圖（a.逐日變化；b.逐時變化），圖5給出了日平均風速和靜風頻率逐日變化圖，下標黑線則表示在此期間受冷空氣影響。由圖4和圖5可知，2004年10月冷空氣影響期間，新墾風速明顯增大，主要為偏北風，靜風頻率顯著下降；冷空氣過后，風速明顯減小，日平均風速在2m/s以下，靜風頻率增加；9～17日、22～23日和28～31日偏北風頻率較低，午后至深夜盛行偏南風SE、SSE和S，靜風頻率非常高，17、31日靜風頻率都在90%以上。由上面的分析可知，與傳統的風玫瑰圖相比，風向頻率隨時間變化圖可以非常直觀的反映當地的風向變化特征，是一種較好的分析方法。

4 小結

本文簡要介紹了統計軟件SPSS和專業繪圖軟件Surfer，然后介紹了如何綜合使用SPSS的報表功能和Surfer的等值線繪制功能繪制風向頻率隨時間變化圖，并給出了2004年10月廣州市番禺區新墾風向頻率的分析實例。SPSS和Surfer這兩個軟件功能強大，界面友好，完全采用菜單和對話框的操作方式，絕大多數操作過程僅靠鼠標點擊即可完成，簡便易學，易于操作；尤其是統計軟件SPSS功能強大、易學易用易普及，氣象中常用的統計分析與預報方法（如描述性統計、統計報表、相關分析和典型相關分析、線性回歸分析和非線性回歸分析、聚類分析和判別分析、主成分分析和因子分析、對應分析、時間序列分析等）都能輕松實現。統計軟件SPSS在氣象業務和科研中有著廣闊的應用前景，若熟練運用SPSS則將大大提高氣象工作者的氣象統計分析和預報能力，若SPSS得到充分利用則將在氣象業務、科研、拓展氣象部門業務服務領域和提高多軌道服務能力等方面發揮巨大的作用。

參考文獻：

[1] 張文彤，閆潔.SPSS統計分析基礎教程 [M].北京：高等教育出版社，2004：1-366.

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[3] 王建，白世彪，陳曄.Surfer8地理信息制圖 [M].北京：中國地圖出版社，2004：1-235.

[4] 曾志雄，陳慧嫻.如何使用Surfer8.0畫等值線圖 [J].廣東氣象，2006（3）：64-65.

[5] 雄文兵.用Surfer7.0繪制氣象等值線圖 [J].廣西氣象，2003，24（3）：43-45.

李偉權（1974-），男，助理工程師，大專，主要從事氣象業務開發及服務工作。