R语言空间水文气象数据分析：从插值到动态可视化

一、R简介与R 在气象水文中的应用

• R语言与 R软件简介
• R 在各行业的应用概览
• 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

二、出发之前——用什么来同时记录我们的数据、代码及结果——Rmd与 knitr介绍

• 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

三、开始出发——R及相关开发环境的安装、配置

R-core 软件和 R开发环境介绍及下载安装
R 软件在不同平台的下载
Rstudio 软件介绍
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

四、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

五、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介绍
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

六、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

七、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

八、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

九、最终呈现——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与举例
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
更多应用及举例