R语言:气象水文领域的数据分析与绘图利器

R 语言是一门由统计学家开发的用于统计计算和作图的语言(a Statistic Language developed for Statistic by Statistician),由 S 语言发展而来,以统计分析功能见长。R 软件是一款集成 了数据操作、统计和可视化功能的优秀的开源软件。来自世界各地开源社区的研究者为其提供了各种 丰富的工具包,目前在官方网站注册的 R 包已经多达 16066 个,覆盖了各种学科和各个行业。如果要使用最新的统计算法以及汇制各种非常规的新式图形,那么 R 几乎是一个必选项。R 的统 计和绘图功能都是通过 R 功能包来实现的。包就是 R 函数、数据、预编译代码以一种定义完善的格式 组成的集合。简单来说,就是一堆有用的函数打包起来给你用。R 自带了一系列默认包(包括 base、 datasets、utils、grDevices、graphics、stats 等),它们提供了种类繁多的默认函数和数据集。当然,非默认的包更是数量惊人,可说是无所不包,包治百病。R 不仅功能强大,更是简单易学,所以目前成为了在数据分析领域最热门的集中编程语言之一, 广泛用于人工智能、统计学术研究在内的各个领域,鉴于 R 开源的特性和强大的功能,R 与 Python 慢慢成为了数据分析与人工智能领域最流行的语言。除了以上行业,在地学领域,R 也提供了大量的数据处理和绘图的专门包,甚至在官网还有关于 地学空间数据、时空数据以及 R 在水文数据和模拟应用上的专题。

R与R 在气象水文中的应用

R语言与 R软件

R 在各行业的应用

R 与其他语言的比较及其在数据分析与作图上的优势

R 在地学中的应用以及R 在气象水文中的应用

出用什么来同时记录我们的数据、代码及结果------Rmd与 knitr介绍

一种方便的理念------Reproducible Research和Rmd及knitr

"原始数据保平安"与R-Rmd、Python-Jupyter

Rmd 的适用范围:笔记、PPT、互动网页、报告、论文

Rmd的基本知识:结构、用法

Rmd 导出为 PDF、Word、HTML:knitr、officedown

R及相关开发环境的安装、配置

R-core 软件和 R开发环境及下载安装

R 软件在不同平台的下载

Rstudio 软件

Visual Studio Code等编辑器中的R开发环境

R 包的基础结构与包的安装

研究区域的探索---R绘图的基本知识与区域地形和站点分布的汇制

R绘图中的"设备"与绘图基础包

R绘图中的"设备概念"与R画图的基本概念,一张图的基本组成部分

R绘图的基础包,基础命令

常见不同图形类型的基础绘制

区域地形图与区域内观测站点分布图的汇制

气象数据的准备------R程序的基础知识

R编程语言的基本语法介绍与基本的数据读写

一个典型 R 程序的组成部分

R中的基本数据类型及其与其他语言的差异

R中的结构与分支,R中的循环,以及不推荐R循环

常见文件的读写,典型气象数据的读取(站点数据、再分析数据、模式数据,txt文件、netcdf 文件

气象数据的探索------R 数据分析与绘图

R数据分析的基本包以及常用气象、气候数据处理,图形汇制的进一步知识

常用数据处理包及函数:mean、rmse、sd、cor 等

常见统计方法:回归分析、极值分析、主成分分析、小波分析等

气候数据处理;气候均一性分析;极端气候指数的计算;SPEI 计算等

气象水文数据降尺度与插值等

水文模型的运行------R 编程的高级知识及常见数据格式

R 与水文 变量计算、模型;掌握 R的"类"、DataFrame 、%>%管道等

R 来计算水文变量:计算Evapotranspiration的21种方法等

用R实现的水文模型:物理模型及统计模型;BigLeaf、RHMS、TOPMODEL等

R 中的"类"的概念及其应用;%>%管道基本概念

DataFrame 以及 R 中的基本数据

常用的数据处理函数,常见数据的读写地学常见数据的读写及处理

气象水文结果分析------R绘图的高阶知识,以及一些常用气象水文图形的汇制

气象水文结果的更多分析;R汇制复杂的图形等

高质量绘图的基本常识

特殊图形的汇制方法:如等值线图、3D图、Taylor 图

时间序列与水文过程线图的汇制

带地图的图形汇制,从基础到交互式地图

其他多种图形:heatmap、相关系数矩阵图等

从过程笔记到实验报告、学术论文、网站呈现

最终结果的呈现,与R在气象水文中的更多应用

从 Rmd 到最终的结果:网页 html 文件、Word、PPT、PDF、矢量图

R与Python、Fortran、Cpp 、Julia等语言的互操作

人工智能及其他

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