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