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1、气象图形图像软件课程安排课程安排GraDS绘图软件Origin绘图软件CompaqArrayViewer介绍n GrADSGrid Analysis and Display System GrADS主页主页 http:/www.iges.org/grads/LASG中文讨论区: http:/ LinuxMacintosh OSXSun OSMS WindowsSGI / IRIXDECIBM / AIXl版本： GrADS 2.0（a0、a1、a2、a3）、GrADS 1.8s11、 GrADS 1.9b4、 GrADS 1.7. ftp:/iges.org/grads/l安装安装 1运行环境
2、和基本操作运行环境和基本操作l操作界面操作界面提示：选择风景画（横放，提示：选择风景画（横放，11*8.5）还是）还是肖像画（竖放，肖像画（竖放， 8.5*11 ）(硬拷贝输出硬拷贝输出)直接回车横放直接回车横放no 竖放竖放1运行环境和基本操作运行环境和基本操作gradscReadsGRIB,griddedbinary,BUFR,GrADSstationdataWritesGRIBgradsncReadsGRIB,griddedbinary,BUFR,GrADSstationdata,NetCDFWritesGRIB,NetCDFgradshdfReadsGRIB,griddedbinary
3、,BUFR,GrADSstationdata,NetCDF,HDF-SDSWritesGRIB,HDF-SDSgradsdodsReadsGRIB,griddedbinary,BUFR,GrADSstationdata,NetCDF,OPeNDAP(fkaDODS)WritesGRIB,NetCDF以versions 1.9为例，各程序功能： stnmapMapsstationdata1运行环境和基本操作运行环境和基本操作基本概念基本概念三种文件：三种文件： .dat: 原始数据文件原始数据文件.ctl ：原始数据描述文件原始数据描述文件.gs：GrADS控制文件控制文件1运行环境和基本操作运
4、行环境和基本操作(1).dat 二进制无格式记录的原始数据文件，其数据既可以是格点数据，也可以是站点数据。它们是从其它气象数据(如站点气象报、格点气象报、模式格点输出结果)转换生成的，格式是二进制无格式数据。整个数据集是一个大的五维数据场，包括三维物理空间、一维物理变量、一维时间变量，存放时以二维数组片的形式按照水平、垂直、物理变量、时间序列的顺序排放。第一维：从西到东第二维；从南到北第三维：从低层到高层第四维： 变量第五维：时间GrADS数据数据类型与格式数据数据类型与格式支持的数据格式： netCDF数据格式数据格式 HDF 数据格式数据格式 Binary数据格式数据格式 站点数据格式 G
5、RIB数据格式数据格式 数据存放：1运行环境和基本操作运行环境和基本操作DSET model.datOPTIONS little_endianUNDEF -2.56E33TITLE 5 Days of Sample Model OutputXDEF 72 LINEAR 0.0 5.0YDEF 46 LINEAR -90.0 4.0ZDEF 7 LEVELS 1000 850 700 500 300 200 100TDEF 5 LINEAR 02JAN1987 1DYVARS 8PS 0 99 Surface PressureU 7 99 U WindsV 7 99 V WindsZ 7 99
6、Geopotential HeightsT 7 99 TemperatureQ 5 99 Specific HumidityTS 0 99 Surface TemperatureP 0 99 PrecipitationENDVARS(2).ctl原始数据描述文件原始数据描述文件。是一个文本文件，用于描述原始数据文件的基本信息，包括数据集文件名、数据类型、数据结构、变量描述等。在GrADS中至少得首先打开一个数据描述文件。格点数据的ctl文件1运行环境和基本操作运行环境和基本操作DSET data-set-name（给定二进制原始数据文件的文件名（包含路径）DTYPE （数据类型）(statio
7、n / grib) （可省略）（可省略）OPTIONS （可省略）（可省略）选项：yrev: y维数方向反向zrev:z维数方向反向template：用于多个时间序列原始文件仅用一个描述.UNDEF value（定义缺测值）TITLE string（用字符串简略描述数据文件的内容） （可省略）（可省略）Model.ctl1运行环境和基本操作运行环境和基本操作XDEF number LINEAR start incrementXDEF number LEVELS value-list时空维数环境设置时空维数环境设置number：x方向格点数，用整数；方向格点数，用整数； LINEAR：格距均匀；
8、：格距均匀；start:起起始经度，负数表示西经；始经度，负数表示西经； increment：格距；：格距； LEVELS：格距不均：格距不均匀，用枚举法列出各网格点对应的经度值；匀，用枚举法列出各网格点对应的经度值； value-list：顺序列出各：顺序列出各格点的经度值，可在下一行续行。格点的经度值，可在下一行续行。例例：XDEF72LINEAR0.05.01运行环境和基本操作运行环境和基本操作YDEF number mapping start YDEF number mapping Mapping: 映射方式：1运行环境和基本操作运行环境和基本操作ZDEF number mapping
9、 ZDEF number mapping 例如：ZDEF7LEVELS1000850700500300200100TDEF number LINEAR start-time incrementnumber:时次数start-time格式：hh:mmZddmmmyyyy 例： 14:20Z22JAN1987 12Z1JAN1990 JUN1960hh:两位数的小时mm：两位数的分钟dd：为一或二位数的日期mmm：三个字符的月份缩写yyyy：为两位或四位数年份（两位代表年份：1950-2049）注：不给出时，hh缺省为00时，mm缺省为00分，dd缺省为1号，月年值不能缺省。整个时间串不能有空格。
10、increment为时间增量，格式为vvkk,其中vv为增量值，用或位整型数表示，kk为增量类型，有如下几种：1运行环境和基本操作运行环境和基本操作VARS number: 表示变量描述开始，并给出变量个数每个变量描述记录格式如下：abrev:由个字符组成的变量名，要求以字母开头levs：表示该变量在本数据集中含有的垂直层次数，整型数，若该量为地表变量，仅一层，则设为units：预留量，暂设为常数99description: 为一段说明该变量的字符串，最多40个字符ENDVARS:表示数据描述文件结束PS099SurfacePressureModel.ctl1运行环境和基本操作运行环境和基本操
11、作(3).gs GrADS控制文件控制文件，用GrADS命令 run执行。这也是一个纯文本文件，内含用描述语言 script language写成的批处理 GrADS系统设置和命令，可集成处理 GrADS命令。 运行运行*.gs文件：文件：直接在直接在ga- 输入输入run .gs文件文件(含路径含路径)，run 可可省略省略reinitopen h:2model.ctlset lat 20 40set lon 90 120set z 5set t 1d t*.gs文件简单范例：reinit *同时关闭所有打开的文件，并释放所有定义的对象enable print h:21.gmf *与prin
12、t合用，输出图形open h:2model.ctlset lat 20 40 *设置纬度set lon 90 120 *设置经度set z 5 *设置高度set t 1 *设置时间d z *显示图形命令：d（或display）c *清屏（或clear）.d u;v *显示图形命令：d（或display）print *将当前显示的图形保存到输出文件中）disable print *关闭该输出文件(1)(1)二维等值线绘图二维等值线绘图(2)(2)二维填色等值线绘图二维填色等值线绘图(3)(3)标示网格点数值标示网格点数值(4)(4)矢量箭头形式绘二维风场矢量箭头形式绘二维风场(5)(5)天气填图
13、天气填图(6)(6)直方图直方图(7)(7)单线图单线图(8)(8)用指定颜色填充特定点用指定颜色填充特定点(9)(9)风向杆形式绘二维风场风向杆形式绘二维风场根据需要，根据需要，GrADS可画以下不同类型的图可画以下不同类型的图练习写练习写*.ctl文件文件exer.dat 数据，保存在数据，保存在d:model路径下，数据类型为格点资料路径下，数据类型为格点资料,缺测缺测值为值为99999，x方向方向 80个格点，从西经个格点，从西经140度开始，从西到东排列，格距为度开始，从西到东排列，格距为1度，度， y方向方向 50个格点，从北纬个格点，从北纬20度开始，从南到北排列，格距为度开始，
14、从南到北排列，格距为1度，度，垂直方向垂直方向7层，线性排列层，线性排列1000hpa到到400hpa，间隔，间隔100hpa：时间从时间从2008年年4月月10日日00时开始到时开始到4月月12日日00，每，每12小时一次小时一次变量变量u(风向的东西分量，风向的东西分量，7层层)v(风向的南北分量，风向的南北分量，7层层)rh(相对湿度，相对湿度，5层层)slp（海平面气压，（海平面气压，0层）层）简单演示DSET model.datOPTIONS little_endianUNDEF -2.56E33TITLE 5 Days of Sample Model OutputXDEF 72 L
15、INEAR 0.0 5.0YDEF 46 LINEAR -90.0 4.0ZDEF 7 LEVELS 1000 850 700 500 300 200 100TDEF 5 LINEAR 02JAN1987 1DYVARS 8PS 0 99 Surface PressureU 7 99 U WindsV 7 99 V WindsZ 7 99 Geopotential HeightsT 7 99 TemperatureQ 5 99 Specific HumidityTS 0 99 Surface TemperatureP 0 99 PrecipitationENDVARSmodel.dat文件描述
16、文件如下：2基本绘图指令基本绘图指令一一 图形类型设置图形类型设置命令：命令： set gxout graphics-typegraphics-type包括以下图形类型：包括以下图形类型：coutour 二维等值线绘图二维等值线绘图shaded 二维填色等值线绘图二维填色等值线绘图grid 二维场不画图，在网格中央标示网格点数值二维场不画图，在网格中央标示网格点数值vector 矢量箭头形式绘二维风场矢量箭头形式绘二维风场stream 流线形式绘二维风场流线形式绘二维风场barb 风向杆形式绘二维风场风向杆形式绘二维风场bar 直方图直方图line 单线图单线图fgrid 二维场不画等值线，仅
17、用指定颜色填充特定点二维场不画等值线，仅用指定颜色填充特定点model 天气填图天气填图二二 图形要素设置图形要素设置1.对图形类型为等值线（对图形类型为等值线（gxout=contour）起作用的设置：）起作用的设置：set ccolor color 设置等值线颜色设置等值线颜色，颜色号，颜色号color为为0黑、黑、1白、白、2红、红、3绿、绿、4兰、兰、5青、青、 6紫、紫、7黄、黄、8桔黄、桔黄、9灰。灰。clear或或display即重新设定颜色即重新设定颜色set ccolor rainbow 设置等值线用七色序列表示设置等值线用七色序列表示set ccolor revrain 设
18、置等值线用反序的七色序列表示设置等值线用反序的七色序列表示set cstyle style 设置等值线线形，设置等值线线形， style：1实线、实线、2长虚线、长虚线、3短虚线、短虚线、4长短虚线、长短虚线、5点线，点线，clear或或display即重新设定即重新设定set cthick thckns设置等值线线宽，设置等值线线宽， 取值取值1-10之间的整数，缺省为之间的整数，缺省为4set clab on/off/forced/string/auto设置等值线标记方式，设置等值线标记方式， 一直持续到重新设置一直持续到重新设置2. 对图形类型为等值线（对图形类型为等值线（gxout=c
19、ontour或或shaded）起作用的）起作用的设置：设置：set cint value设置等值线间隔。设置等值线间隔。 clear或或display即重新设定或回到缺省设置即重新设定或回到缺省设置set clevs lev1 lev2设置特定等值线值，只画设置特定等值线值，只画lev1 lev2值所在的等值线，值所在的等值线， clear或或d即重新设定即重新设定set cmin value不画低于此不画低于此value的等值线，的等值线， c或或d即重新设定即重新设定set cmax value不画高于此不画高于此value的等值线，的等值线， c或或d即重新设定即重新设定set blac
20、k val1 val2不画值介于不画值介于val1和和val2之间的等值线，之间的等值线， c或或d即重新设定即重新设定 *仅对仅对gxout=shaded起作用的设置：起作用的设置： cbarn sf vert xmid ymid 绘制绘制shaded 图形的填图形的填色标尺色标尺 sf：色标尺寸，：色标尺寸，1为全尺寸，为全尺寸，0.5为半英寸为半英寸 vert：0为水平，为水平，1为竖直为竖直 xmid ymid:色标中心点的位置色标中心点的位置 例：例： cbarn 1 1 8.8 4.33.4.5.什么是虚页？6 如何画矩形、直线等命令如何画矩形、直线等命令6 如何画矩形、直线等命令
21、如何画矩形、直线等命令三三 坐标要素控制坐标要素控制实习要求：实习要求：一、熟悉基本环境、打开、运行一、熟悉基本环境、打开、运行相关文件，熟练简单绘图命令相关文件，熟练简单绘图命令二、学会画等值线图、阴影图、二、学会画等值线图、阴影图、流场图、单线图、熟练选择各种流场图、单线图、熟练选择各种线形、颜色、标记等线形、颜色、标记等3变量和函数的定义、功能变量和函数的定义、功能p完整的变量名形式为：完整的变量名形式为：abbreb.file#(dimexpr,dimexpr,) 其中其中 abbreb:是数据描述文件给出的变量名缩写是数据描述文件给出的变量名缩写 file#为包含此变量的已打开的文件
22、序号为包含此变量的已打开的文件序号 dimexpr为当前维数环境进行的局地维数设置表达式，为当前维数环境进行的局地维数设置表达式，其中其中绝对维数表达式绝对维数表达式为：为： x|y|z|t|lon|lat|lev|time= value例：例： z.2(lev=500): 表示文件表示文件2中高度为中高度为500hPa等压面上等压面上的变量的变量z u.2(t=2,lev=500): 表示文件表示文件2中时次为中时次为2高度为高度为 500hPa等压面上的变量等压面上的变量u 相对维数表达式相对维数表达式（相对于当前维数环境设置）：（相对于当前维数环境设置）：x|y|z|t|lon|lat|
23、lev|time+/-offsetoffset：为相对偏差维数值：为相对偏差维数值例：例：ps.1(time-12hr): 相对于当前时间之前相对于当前时间之前12小时时刻的小时时刻的1号文件中的变量号文件中的变量ps q.2(t-1,lev=850): 2号文件中相对于当前时刻前一时刻，号文件中相对于当前时刻前一时刻，高度为高度为850hpa面上的变量面上的变量qp表达式表达式GraDS的变量可进行运算：的变量可进行运算：+ - * /即可以在即可以在*.gs中输入命令：中输入命令：d z-z(t-1)p定义临时变量定义临时变量例：例：define zave=(z(lev=850)+z(le
24、v=500)/2 d zave可定义一些新的临时变量供以后的操作使用，可定义一些新的临时变量供以后的操作使用，定义方式如下：定义方式如下：define varname=expressionpGraDS可调用的内部函数可调用的内部函数4 如何把文本数据写成二进制数据如何把文本数据写成二进制数据文本数据文本数据程序：程序：real p400(150,91)open(1,file=f:208092420.000)open(2,file=f:208092420.dat,form=binary) read(1,*)read(1,*) read(1,*)do j=1,91read(1,*)(p400(i,
25、j),i=1,150) enddo do j=1,91 write(2)(p400(i,j),i=1,150) enddoend相应的描述文件：相应的描述文件：DSET n:208092420.datTITLE 400 heightundef 999999XDEF 150 LINEAR 30 1.0YDEF 91 LINEAR 0.0 1.0ZDEF 1 LEVELS 400 1TDEF 1 LINEAR 20z24sep2008 1DYVARS 1z 1 99 Surface PressureENDVARS5台站资料的使用台站资料的使用台站资料台站资料站点数据排放次序站点数据排放次序:mic
26、aps第三类数据通用格式（共计第三类数据通用格式（共计14行）行）diamond 3 05年年05月月18日日20时时6小时降水量小时降水量05 05 18 20 -1 6 1 5 10 25 50 100 1 25 39 122.7 37.3 122.5 36.7 120.8 36.2 119.3 35.0 120.4 34.3 121.3 38.5 121.2 40.3 118.5 38.6 120.8 38.1 1 58254115118.0743.60800054134121.2843.60242.458634118.2528.681147.058718116.3827.2095.45
27、9102115.6524.95299.657894114.1626.58838.0158519116.6829.00416.057793114.3827.801298.057598114.5829.0314712.058626117.2128.304922.058506115.9829.58116546.058813116.3326.85142.0158715116.6527.58823.057799114.9727.12787.058527117.2029.30605.054857120.3336.0777053446109.8540.6610690台站号台站号 经度经度 纬度纬度 海拔高度
28、海拔高度 降水降水地面报变量地面报变量台站型离散台站型离散资料画料画图的一般原的一般原则1、把台站、把台站资料料r.dat写成二写成二进制文件制文件r.grd 2、编写写r.grd数据的数据数据的数据说明文件明文件r.ctl 3、用、用r.ctl生成生成r.map文件文件 4、生成插、生成插值用的背景格点文件用的背景格点文件 5、编写写grid.grd的的.ctl文件：文件：grid.ctl 6、把、把r.grd插插值到到grid.grd的网格点上，并画的网格点上，并画图1、把台站、把台站资料料*.000写成二写成二进制文件制文件*.dat 运行运行fortranfortran程序程序shik
29、uang1.fparameter(n=582) character*8 stid(n)real rlat(n),rlon(n),rain(n),nh(n) open(1,file=H:wwwstation05051820.000)open(10,file=H:wwwstation05051820.dat,form=bin -* ary)do i=1,14 read(1,*) enddodo i=1,n read(1,*,end=1111) stid(i),rlon(i),rlat(i),nh(i),rain(i) 1111 continue enddoclose(1)tim=0.0 *本次报告
30、的相对时刻本次报告的相对时刻nlev=1 *一组地面报一组地面报nflag=1 *=1：表示有地面报；：表示有地面报；=0则无则无 do i=1,nwrite(10)stid(i),rlat(i),rlon(i),tim,nlev,nflag,rain(i)enddonlev=0 *表示该时刻记录结束表示该时刻记录结束write(10)stid(n-1),rlat(n-1),rlon(n-1),tim,nlev,nflagclose(10)end2、编写*.dat数据的数据说明文件*.ctldset H:wwwstation05051820.datdtype stationstnmap H:w
31、wwstation05051820.mapundef -999.0tdef 1 linear 00z16aug2002 1dyvars 1rain 0 99 rainendvarsrain.ctl3、用*.ctl生成*.map文件 “开始开始”/“所有程序所有程序”/“附件附件”/打开打开“命令提示符命令提示符”，进入入dos 系系统，进入入“C:Program FilesPCGrADSwin32e”，运行运行“stnmap”提示提示输入入“stn ctl filename”如如“H:wwwstationrain.ctl”生成相生成相应的的*.map文件文件4、生成插、生成插值用的网格点文件用
32、的网格点文件(已有已有) grid.grd5、编写grid.grd的.ctl文件：grid.ctl（已有） grid.ctldset H:wwwstationgrid.grdundef -999.0xdef 40 linear 95 1ydef 40 linear 5 1zdef 1 linear 1 1tdef 1 linear 00z16aug2002 1dyvars 1g 0 99 grid data is prepared for oacres functionendvars6、把*.dat插值到grid.grd的网格点上，并画图(编写*.gs)reinitopen H:wwwstat
33、iongrid.ctlopen H:wwwstationrain.ctlenable print H:wwwstation05051820.gmfset lon 105 126set lat 23 38define ro=oacres(g,rain.2,2.5,0.8)set grid offset xlint 1set ylint 1set xlopts 1 4 0.1set ylopts 1 4 0.1set cint 10set grads offset gxout contourset clab forcedd roprintdisable printoacres函数：函数：功能：功能：Cressman内插函数，内插函数，将台站资料插至格点上。将台站资料插至格点上。6小时降水分布图小时降水分布图
