GrADS 绘图软件 安装于入门
目 目
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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 在 s windows 环境下安装 G GS rADS 软件包
第二章
GrADS 绘图模板
1. GrADS 示例演示
启动 GrADS
出 退出 GrADS
示 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
The Grid Analysis and Display System(GrADS) 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 Internet 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/xyzt
4 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、windows metafile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 Internet 上的 GrADS 资源
S GrADS 在 在 t Internet 上的主页 GrADS 主页地址 :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,
windows 环境下 GrADS 资源 ——GrADS 软件包安装执行程序。目前在 windows 环境下较新的版本为 GrADS 第版。
下载 GrADS 演示数据:
从 和文件; 或者 GRIB 码格式的数据:
、和
3 GrADS 绘图软件的安装(windows 环境)
在 windows 下运行 GrADS 的条件 :
安装 G GS rADS 软件包 3.1 在 在 s windows 环境下安装 G GS rADS 软件包
运行上述可执行文件(双击)进入第一个画面:
用鼠标选择“OK” 键,进入第二步,显示 GrADS 的安装向导,选择“Next”进入第三步,显示信息如下:
选择“I Accept Tems”键:进入第四步,要确定最终安装目录。系统显示缺省安装在:“C:\OpenGrADS” 目录下。但为了在 Dos 环境下运行方便,最好不要安装在目录名中有空隔的目录下—如“Program File”。因此这里可改为“c:\OpenGrADS”或其它。
修改完后用鼠标点击“OK”键安装程序开始安装。安装程序将修改你的文件中的 set path= (…原 原 path 加上);c:\pcgrads\win32(若安装在 Program File 目录下, c:\progra~1\pcgrads\win32)。
安装完后可从“开始”看到如下画面:
表示 GrADS 软件包已安装成功,现在可以开始使用 GrADS 软件了。Getting_Started 和 tutorial 是入门和初学指南; users 是在线帮助手册。
在开始使用前,先来考察一下安装程序在 GrADS 的目标目录(如上例中的“c:\OpenGrADS”)下安装的内容:
win32 下安装有 GrADS 的所有可执行程序;dat 目录下有运行 GrADS 所需的字库和地图数据文件;doc 目录下存放帮助和说明文件;lib 目录下存放了一些有趣的模板。
GrADS 常用命令列表 Grads 经典 GrADS,支持 Grib,NetCDF,IEEE 格式的数据。
GradsC 压缩模式的 GrADS,占内存最小。
GradsGUI (假)图形界面的。
GradsHDF 与经典 GrADS 相当,多增加了 HDF-SDS 格式。
GradsNC 与经典 GrADS 相同。
gv32 Windows 下看图(metafile 格式)及格式转换工具。
rxvt 在 Windows 下打开一个命名行窗口。
第三章
GrADS 绘图模板
初学者可以通过“初学指南”既参考 GrADS 软件的“Tutorial”联机帮助文件开始学习。
GrADS 并不直接使用“数据文件”,而是通过“描述文件”间接使用“数据文件”。
GrADS 中“打开一个数据文件”既是指打开一个数据描述文件。
关于 GrADS 数据格式和用户如何生成该格式的数据,将有下面章节讲述;关于 GRIB、NETCDF 等数据格式的使用也将有专门论述。
以下以第一组数据说明 GrADS 的使用。在使用数据前,先将数据,和文件 存 于 硬 盘 上 的 某 一 目 录 下 , 如C:\OpenGrADS\Contents\Resources\SampleDatasets。
首先来了解一下数据的内容。是一组模式输出的全球 5 天数值预报结果,包括了多个要素、多层,按经纬度网格存放的数据。以下是清单:
ps 0 1 Surface pressure [hPa]
ua 7 33 Eastward wind [m/s]
va 7 34 Northward wind [m/s]
zg 7 7 Geopotential height [m]
ta 7 11 Air Temperature [K]
hus 7 51 Specific humidity [kg/kg]
ts 0 11 Surface (2m) air temperature [K]
pr 0 59 Total precipitation rate [kg/(m^2*s)]
1. GrADS 示例演示 目的:
学习 GrADS 的基本使用方法。
介绍 GrADS 的常用命令。
启动 GrADS 打开一个 MS-DOS 窗口。
在 MS-DOS 窗 口 输 入 命 令 :
cd C:\OpenGrADS\Contents\Resources\SampleDatasets
再输入命令: grads, 显示如下提示:
首先显示 GrADS 的一般信息,最底行提示是用“Landscape”模式(11X8.5 英寸)或 portrait( X11 英寸—GrADS 中长度和大小单位都用英寸)模式显示图形输出窗口。输入 L 回车或回车是“Landscape”模式;输入 P 回车是用 portrait 模式。之后进入 GrADS 的 命令交互模式 ,等待用户输入命令。此时你的桌面应如下图所示的特征。若想启动 GrADS 直接进入命令交互模式,输入命令:grads –l,直接进入“Landscape”模式或 grads –p,直接进入 portrait 模式。要获得 GrADS命令行帮助,请运行 grads –help。
grads
-b
以批处理方式运行,不显示图形输出 grads
-l
以“Landscape”模式运行。
grads
-p
以“portrait”模式运行。
grads
-c
进入 GrADS 后,执行批处理命令文件,显示图形输出。
grads
-cl
以上选项可联合使用。
左上角一个窗口是图形显示区,GrADS 的所有图形输出结果在此窗口下显示;下部为原打开的 MS-DOS 窗口,此时正在运行 GrADS,提示显示“ ga-> ”,说明正处于 GrADS 命令等待状态。GrADS 的所有命令都只能通过该窗口输出,所有文字信息也都由此窗口输出。GrADS 命令采用以下格式:
ga-> 命令
< 参数< 参数, ,> , ,> 输入的参数不包括“< >”符号,“< >”内的部份可以省略。所为的 命令交互模式
既是在 GrADS 命令提示符下,一步步输入各种 GrADS 命令产生各种图形。
退出 GrADS ga->quit
示例演示 GrADS 命令的使用。
例 1 ga->open
进入的第一步 , 打开一个描述文件(扩展名 ctl 可省略)
,GrADS 并不直接使用“数据文件”,而是通过“描述文件”间接使用“数据文件”。
ga->q
file
显示 GrADS 打开数据的内容,显示结果应与描述文件说明一致。(可以直接运行 ga->q 显示 q 命令所代的参数及多项功能解释。) ga->d
ps
显示地面气压()如上图。“d”是“显示”命令,“ps”是文件中定义的变量名称,代表地面气压。
例 2 紧接上例输入以下命令:
ga->c
清除图面。如不清除图面,GrADS 后续显示的图形将与已存在的图形产生叠加。
ga->set
lat
40 ga->set
lon
-90 ga->set
lev
500 ga->set
t
1
GrADS 视 所 有 物 理 量 为 四 维 数 据 , 以lon|lat|lev|time—称为“ 世界坐标 “或 x|y|z|t—称为“ 网格坐标 ”。两种方式表示。缺省采用第一种方式,水平(lon|lat)自动认为是经度/纬度坐标。
以 x|y|z|t 方式表示维数时,每一维都是一组从 1 开始的序列数,对应网格的序号。本例中:x 从 1 到 73(代表从0 0 到360 0 共72个格点,第73个格点即第1个格点);y 从 1 到 46(代表从-90 0 到 90 0 共 46 个格点);z 从 1 到7(从 1000 hPa 开始,共 7 层);t 从 1 到 5(5 天)运行“open
命令后,lon|lat 或 x|y 是可变的(lon:0 0 ~360 0; lat:-90 0 ~90 0 )。而垂直和时间维取固定值,lev=1000hPa或 z=1;
time=或 t=1。
“set
维数参数
数值 1
<数值 2>”命令改变当前维数设定值。当取“数值 1
数值 2”时,表示该维是变化的;而只取一个值时,表示该维取固定值,对于 网格坐标 可以是分数值,系统会自动作内插。维数参数一直保持到再次设定时都有效。要察看当前维数情况,运行:
ga->q
dims ga->d z
显示位于(40 0 N,90 0 W),500hPa 层,一点的位势高度。
例 3 紧接上例输入以下命令 :
ga->c
清除图面 。
ga->set
lon
-180 0 ga->d
z
显示沿 40 0 N,,180 0 W 至 0 度,500hPa 层,位势高度剖面图。
例 4 ga->c
清除图面 。
ga->set lat
0
90 ga->d
z
显示西北半球 500hPa 层,位势高度。Lon、lev、t 设定值采用前例使用值不变 。
例 5 ga->c
清除图面。
ga->set
t
1
5 ga ga->d
z
动画显示西北半球 500hPa 层,至位势高度。
例 6 ga->c
清除图面 。
ga->set
lat
-90
90 ga->set
lon
-90 ga->set
lev
1000
100 ga->set
t
1
ga->d
t
显示沿 90 0 W,1000-100hPa 温度剖面图。
ga->d
u
在上图基础上再叠加上东西风分量 。
例 7 ga->c
清除图面 。
ga->set
lat
40 ga->set
lon
-180
0 ga->set
lev
500 ga->set
t
1
5
ga->d
z
显示 500hPa 沿 40 0 N,高度的时间剖面 。
例 8 ga->c
清除图面 。
ga->d
sqrt(u*u+v*v)
显示 500hPa 全风速值。或
ga->d
mag(u,v)
GrADS 内部定义了多种函数。
例 9 ga->c
清除图面 。
ga->d
ave(z, t=1,t=5)
显示 500hPa 高度 5 天平均 。
ga->d
z - ave(z, t=1,t=5)
高度与平均的偏差 。
例 10 ga->c
清除图面 。
ga->d
z - ave(z, x=1,x=72)
高度与纬向平均值的偏差 。
例 11 ga->c
清除图面 。
ga->d
z(t=2)-z(t=1)
两个时刻高度的差。或执
ga->d
z(t+1)-z
例 12 ga->c
清除图面 。
ga->d
z(lev=500)-z(lev=700)
两个高度间的厚度。或执
ga->set
z
3 ga->d
z(z+1)-z
例 13 ga->open
ga->open
同时打开两个文件 。
ga->d
(lev=500)(lev=700)
两个高度间的厚度。或执
ga->set
z
3 ga->d
(z+1)
结果显示如例 12 所示
在 GrADS 中一般只简单使用变量名就可以了,但变量名完全定义格式如下:
变量名 ·文件序号(维数参数+/-/= 某一数值,…)
“变量名”是指用户在“·ctl”文件中定义的变量名称。GrADS 可以同时打开多个文件,并为每个打开的文件编一个序列号(从 1 开始)。上例中,序列号 1指文件,序列号 2 指。
缺省情况下序列号为 1 ,并可省略。
维数参数指lat/lon/lev/time 或 x/y/z/t。下画线部分可省或部分省略。
对于有两个不同文件中的数据作运算时,两种数据网格要一致 。
例 14 ga->reinit
删除所有设置重新回到刚进入 GrADS 状态 。
ga->open
ga->set
lat
0
90 ga->set
lon
-180
0 ga->d
vint(ps,q,275)
作 q 的垂直质量积分,计算可降水量 。
vint(ps,q,top) =toppsqdpg1,
ps 和 top :hPa。
例 15 ga->reset
删除 open 命令后的所有设置 。
ga->set
lat
0
90 ga->set
lon
-180
0 ga->set
lev
500 ga->d
hcurl(u,v)
由风场导出涡度场 。
例 16 ga-> c
清除图面 。
ga->set gxout
shaded
以分色图形方式输出 。
ga->d
hcurl(u,v)
由风场导出涡度场 。
ga->’cbarn
1
0’
画图例。1 : 相对长短,>1 放大;0 : 水平;1 : 垂直。
ga->set gxout
contour
以等值线方式输出(缺省方式)
。
ga->d
z
叠加 500hPa 高度场。
注意叠加次序 。
ga->draw
title
500hPa Heights and Vorticity
写图标题 。
例 17 ga-> c
清除图面 。
ga->gxout
vector
以箭头方式表示矢量场 。
ga->d
u; v; q
风矢量场 。
显示矢量时,d
x 分量;y 分量<;标量>。
“<>”内的部分只起标颜色的作用。
例 18 ga-> c
清除图面 。
ga->set gxout
stream
以流线方式表示矢量场 。
ga->d
u; v; q
风流线场 。
例 19 ga-> c
清除图面 。
ga->set gxout
barb
以 WMO 风标方式表示矢量场 。
ga->d
u; v; q
风标 。
例 20 ga-> c
清除图面 。
ga->set gxout
grid
直接输出网格点数值 。
ga->set
dignum
0
设置保留小数位数 。
ga->set
digsize
设置数字大小(英寸)。
ga->d
u
东西风网格点数值 。
例 21 ga-> c
清除图面 。
ga->set
gxout
contour
ga->set
lat
15
80 ga->set
lon
-140
-40 ga->set
lev
500 ga->set
mpdraw
on
如为 off ,不画地图背景(非经纬度数据需此项)
ga->set
poli
on
如为 off 不画国界省界等。
ga->set
map
auto
由系统自定地图背景的颜色、线型和粗细。
而 set
map
color
<line_style
<thickness>> 由用户自定义。
ga->set
mpvals
-140
-40
15
80
极射投影经纬度范围。
ga->set
mproj
nps
北半球极射投影(其它取值:
latlon :等比经纬度投影(缺省); scaled:
:
经纬度投影并冲满整个绘图区; sps:
南半球极射投影; Lambert:
lambert方式投影; robinson:
robinson 式投影; off:
关闭地图投影,缺省是打开的。) ga->set
mpdset
mres
取值:
lowres/mres/hires 分别代表可使用低分辨率(缺省)、中分辨率和高分辨率的地图数据库。
ga->d
z
例 22 ga-> c
清除图面 。
ga->gxout
contour
ga->set lat
-90
90 ga->set lon
-180
180 ga->set lev
500 ga->mproj
scaled ga->mpdset
mres ga->d
z
例 23 ga-> c
清除图面 。
ga->gxout
contour
ga->set lat
-90
90 ga->set lon
-180
180 ga->set lev
500 ga->mproj
robinson ga->mpdset
mres ga->d
z
例 24 ga-> c
清除图面 。
ga->set gxout
contour
ga->set lat
0
90 ga->set lon
-180
180 ga->set lev
500 ga->mpvals
-180
180
0
-90 ga->mproj
nps ga->mpdset
mres ga->d
z
ga->set gxout vector ga->d u;v;q
结果如封面所示。