气象常用绘图软件grads
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收稿日期:2002-11-1作者简介:高文良,男,31岁,主要从事短期气候预测等研究工作。
气象绘图软件GrADS 高级使用技巧高文良1 刘晓燕2 曾小东3(11成都高原气象研究所 成都 610072; 21阿坝州金川县气象局 62410031阿坝州马尔康县气象局 624000)摘 要:本文通过介绍气象绘图软件GrADS 使用中的一些高级技巧,分析了GrADS Script 语言中的难理解之处,并介绍了在GrADS 中做合成分析和t 检验的程序,可以对学习和使用GrADS 的科研人员起参考、帮助作用,达到事半功倍的效果,促进GrADS 软件的应用更广泛、深入,提高科研人员的工作效率。
关键词:GrADS ;技巧;程序中图分类号:TP391文献标识码:C文章编号:1003-7187(2002)04-0057-031 引言气象绘图软件GrADS (Grid Analysis and Dis 2play System )是免费共享软件,可随时从互联网上下载(http :///grads/),后续版本正陆续推出[1]。
GrADS 有丰富的内部函数,可以对数据进行计算和分析处理。
它支持处理格点资料和站点资料,并且支持对GriB 码文件、特殊格式文件(如一字节整型、二字节整型、大中型机器二进制数据等)的直接读取,气象科研领域应用非常广泛[2]。
在其最新1.8SL 9版本中,GrADS 又将应用领域推进到了海洋学科,功能也得到了进一步地增强和扩展。
但在使用GrADS 的过程中,特别是使用GrADS Script 语言编程当中,有一些问题需要特别注意。
因为GrADS Script 语言是一种类似于VB Script (或MA TL AB Script )的高级语言,稍不注意就容易出现错误,且查错十分困难,这点与其他语言有较大的差别。
2 站点数据处理GrADS 中站点数据处理基于格点数据的基础之上,需先将站点数据通过Cressman 客观分析方法内插至格点上,然后再依照格点资料的处理方式对站点资料数据进行分析和处理。
目录前言 (5)第一章启动GrADS 及打开文件 (5)一.启动GrADS (5)二.打开文件 (6)第二章维数环境 (6)set lat|lon|lev|time val1<val2> (6)set x|y|z|t vall <val2 > (6)第三章显示命令及动画 (7)一、显示命令 (7)二、动画 (7)set loopdim x︱y|z|t (7)set looping on|off (7)第四章图形输出类型 (8)对格点数据: (8)bar: 直方图 (8)barb:风向杆形式绘二维风场 (8)contour:二维等值现图 (8)errbar:单线图及误差分布 (8)frgid:用指定颜色填充二维格点场 (8)fwrite:图形不在屏幕上显示,而是将输出结果存入一个由“set fwrite 文件名”所指定的文件中。
(8)gid:以网格形式在各网点中央标出该点数值 (8)line:单线图 (8)linefill:两单曲线之间填色 (8)scatter:散点图 (8)shaded:二维填色图 (8)stat:输出有关的统计量 (8)stream:流线形式绘二维风场 (8)vector:向量间箭头形式绘二维风场 (8)对站点数据: (8)barb:在各站点绘风向标 (8)findstn:搜索最近的站点(详见描述语言部分) (8)model:以天气图形式将天气观测各分量填放在站点四周 (8)value:在各站点标值 (8)wxsym:绘wx天气符号 (8)Draw wxsym symbol x y size<color<thicks>> (9)对于model,命令为set gxout model ,然后再添图,形式为displayu;v;t;d;slp;delta;cld;wx;vis (9)第五章 GrADS资料格式 (9)格点资料资料描述文件 (9)以下是一个资料描述文件的例子: (9)1、DSET data-set-name (11)2、TITLE string (11)3、UNDEF value (11)4、OPTIONS <keywords> (12)5、XDEF number<LINEAR start increment>或XDEF number<LEVELS value-list> (12)6、YDEF number mapping start<increment>或YDEF number<LEVELS value-list> (13)7、ZDEF number mapping <start increment>或ZDEF number<value-list> (13)8、TDEF number LINEAR start-time increment (14)9、VARS number (14)二. 台站资料资料描述文件 (15)第六章变量名和表达式 (15)一、变量名和表达式 (15)二、表达式 (16)第七章函数 (16)一. aave函数 (16)二.abs函数 (16)三.acos函数 (17)四、asin函数 (17)五、atan2函数 (17)六、ave函数 (17)七、cdiff函数 (17)八、const函数 (18)九、cos函数 (18)十、exp函数 (18)十一、gr2stn函数 (19)十二、hcurl函数 (19)十三、hdivg函数 (19)十四、log函数 (19)十五、log10函数 (19)十六、mag函数 (19)十七、maskout函数 (20)十八、oacres函数 (20)十九、pow函数 (20)二十、sin函数 (20)二十一、skip函数 (20)二十二、smth9函数 (21)二十三、sqrt函数 (21)二十四、stnave函数 (21)二十五、stnmin函数 (21)二十六、stnmax函数 (21)二十七、tan函数 (22)二十八、tloop函数 (22)二十九、tvrh2q函数 (22)三十、tvrh2t函数 (22)三十一、vint函数 (23)第八章图形要素设置 (23)对于图形类型为contour起作用的设置 (23)set ccolor color——设置等值线颜色 (23)set ccolor rainbow——设定等值线颜色用彩虹表示 (23)set cstyle style——设定等值线线型 (23)Set cthick thckns——设定等值线线宽hckns(取值范围1~20) (23)Set cterp on|off——设置样条差值光滑开关 (23)Set clab on|off|forced|string|auto——控制等值线的标记方式。
以下技巧总结都是笔者从学习实践过程中总结出来的,基本的问题。
不求全面,希望对读者学习有用,如果有问题,敬请留言指正,以促进交流学习!(笔者:阿木)1、软件综述:grads软件是一款绘图软件除了绘制图形,还可以提取数据,主要应用是在大气科学中,当然只要是数据处理成grads能够读取的数据文件就可以进行相关绘图。
软件版本问题,软件本身不是很大,我接触到1.8、1.9、2.0版本的,1.8版本的安装很多情况还要修改环境变量、1.9版本的不识别‘sdfopen’命令,最稳定的版本是2.0版本,所以笔者推荐学习者安装2.0版本,选择默认安装路径就可以。
2、文件类型简述:grads处理的是网格数据,可以处理的数据类型有:grd、grib、nc(海洋常用的数据),cdf(雷达卫星数据),其中nc、cdf数据都是自带描述文件,不需要ctl,grib数据要通过命令生成ctl、index数据才可以调用,常用的是grd数据,需要ctl。
3、数据文件转换:grads软件识别的数据是二进制无格式数据,文件类型是‘binary’,写入和生成时是不需要格式的如read(20) sst(i,j,iz,it),20为文件号,通常是十进制数据与grd数据间转换,这里给一个grd转换成txt数据的fortran程序:parameter(nx=56,ny=41,nz=1,nt=360)dimension sst(nx,ny,nz,nt)real sstopen(15,file='sst.grd',form='binary') !固定的用form=‘binary’就是二进制数据open(16,file='sst.txt') !新建txt文件do it=1,ntdo iz=1,nzread(15) ((sst(i,j,iz,it),i=1,nx),j=1,ny) !read后只有文件号,数据是无格式的enddoenddodo it=1,ntdo iz=1,nzwrite(16,*) ((sst(i,j,iz,it),i=1,nx),j=1,ny) !输出时是txt文件可直接看的数据,有格式输出,有*enddoenddoclose(15)close(16)end写程序时:注意格点数要与数据对应,如:上程序对应的数据是经度90~200,纬度-20~60,时间:1971.01~2000.12共360个月的海面温度数据,数据格点精度2*2 ,nx=(200-90)/2+1,ny=(60-(-20))/2+1,nt=360,nz=1,大气的数据要根据数据的层次确定几层。
第一个命令:这样将得到一个动画显示的序列,现在输入:claerset lon -90set lat -90 90set lev 1000 100set t 1d td u该情况下我们设置y(纬度)和z(高度)变化,所以我们得到一个竖直切面图。
我们显示了两个变量,他们重叠在一起。
你可以让任意多的变量重叠在一起,只要你不使用clear命令就行了。
另一个例子,这种情况X和T是变化的(哈莫图):cset lon -180 0set lat 40set lev 500set t 1 5d z现在已经知道怎样使用选定的部分数据绘图了,下面我们学习怎样操作数据。
设置维数环境为Z,Y变化:clearset lon -180 0set lat 0 90set lev 500set t 1现在假设我们想显示华氏温度代替开尔文温度。
可以这样转换:display (t-273.16)*9/5 32任何由标准的运算符,-,* 和/ 组成的表达式都是允许的,并且操作数可以包含常量,变量,或者函数。
一个包含函数的例子:d sqrt(u*u v*v)有一个函数用来计算风的级数。
d mag(u,v)另一个内建函数计算平均值:clear d ave(a,t=1,t=5)这种情况我们可以计算5天的平均。
我们也可以从数据中移除平均值(距平值):d z-ave(z,t=1,t=5)也可以在x方向作平均并求距平:cleard z-ave(z,x=1,x=72)也可以做时间差分:cleard z(t=2)-z(t=1)完整规范的变量名是:name.file(dim |-|=va lue,…) 如果我们打开了两个文件,也许一个是模式输出,另一个是分析,我们应该区分用如下方法二者:display z.2-z.1另一个内置的函数通过有线差分计算水平涡度相关cleard hcurl(u,v)还有另外一个计算数值方向的质量积分:cleard vint(ps,q,275)这儿我们计算了可降水量(单位mm)现在来讨论控制图形输出的话题。
GrADS 绘图软件安装于入门目录第一章GrADS绘图软件概述1. GrADS 绘图软件简介2. GrADS 绘图软件的安装(windows 环境)3.1在windows 环境下安装GrADS 软件包第二章GrADS 绘图模板1. GrADS 示例演示1.1 启动GrADS1.2 退出GrADS1.3 示例演示GrADS 命令的使用第二章GrADS绘图软件概述1 GrADS绘图软件简介TheGridAnalysisandDisplaySystemGrADS )是一套应用广泛、使用方便的科学数据绘图软件包。
其主要特点:GrADS属于自由软件,可以从In ternet上免费获得。
可运行于各种Windows和Unix工作平台。
GrADS可用于4D数据的分析。
既经度、纬度、层(气压层、高度层等)和时间/xyzt4维。
数据可以是格点化的数据或离散点数据。
GrADS特别适用于气象类数据的分析。
但也完全可以用于更广泛类型的数据分析。
GrADS有多种显示方式:等值线、流线、矢量图、风矢量图、站点填图、折线图、直方图等多种两维图形。
可处理多种数据格式的数据。
GRIB、NetCDF、HDF-SDS等通用数据格式和系统自定义的一种二进制数据格式。
采用命令行输入的方式交互式地显示图形。
并有多种命令对数据进行再加工。
如求平均;计算涡度、散度、垂直积分、计算差分等。
图形可以按多种格式存储:ps、png、jpg、tiff、gif、windowsmetafile 等。
自身以metafile格式存储。
提供多种辅助工具软件。
如看图、打印、图形格式转换(gv)等工具。
2 In ternet 上的GrADS 资源2.1GrADS 在In ternet 上的主页GrADS 主页地址:rg/grads从GrADS主页上可以找到预编译好了的适合于windows环境下的GrADS软件包,2.2windows环境下GrADS资源----- G rADS软件包安装执行程序。