GrADS绘图软件安装及其入门基础.doc

/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：l GrADS属于自由软件，可以从Internet上免费获得。l 可运行于各种Windows 和Unix工作平台。l 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。l 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。l 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。l 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。l 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。l 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2.1 GrADS在Internet上的主页GrADS主页地址：http:/grads.iges.org/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，2.2 windows环境下GrADS资源l grads-2.0.a7.oga.3-win32_superpack.exeGrADS软件包安装执行程序。目前在windows环境下较新的版本为GrADS第2.0版。l 下载GrADS演示数据：从ftp:/grads.iges.org/grads/sprite/tutorial下载：model.le.dat 和model.le.ctl文件；或者GRIB码格式的数据：model.grb、model.gmp和model.ctl3 GrADS绘图软件的安装（windows环境） 在 windows下运行GrADS的条件：l 安装GrADS软件包3.1 在windows环境下安装GrADS软件包运行上述可执行文件（双击）(grads-2.0.a7.oga.3-win32_superpack.exe)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autoexec.bat文件中的set path=（原path加上);c:pcgradswin32(若安装在Program File目录下，c:progra1pcgradswin32)。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。gv32Windows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，Model.ctl和Model.dat文件存于硬盘上的某一目录下，如C:OpenGrADSContentsResourcesSampleDatasets。首先来了解一下数据的内容。Model.le.dat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Model.ctl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/(m2*s)1. GrADS示例演示目的：l 学习GrADS的基本使用方法。l 介绍GrADS的常用命令。1.1 启动GrADSl 打开一个MS-DOS窗口。l 在MS-DOS窗口输入命令：cd C:OpenGrADSContentsResourcesSampleDatasetsl 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（8.5 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。1.2 退出GrADSga->quit1.3 示例演示GrADS命令的使用。例1ga->open model.le.ctl 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（1987.1.2.0hr）如上图。“d”是“显示”命令，“ps”是model.le.ctl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 40ga->set lon -90ga->set lev 500ga->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00到3600共72个格点，第73个格点即第1个格点）；y从1到46（代表从-900到900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 model.le.ctl”命令后，lon|lat或x|y是可变的（lon:003600; lat:-900900）。而垂直和时间维取固定值，lev=1000hPa或z=1; time=1987.1.2.0hr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 dimsga->d z 显示位于(400N,900W)，500hPa层，1987.1.2.0hr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 0ga->d z 显示沿400N,，1800W至0度，500hPa层，1987.1.2.0hr位势高度剖面图。例4ga->c 清除图面。ga->set lat 0 90ga->d z 显示西北半球500hPa层，1987.1.2.0hr位势高度。Lon、lev、t设定值采用前例使用值不变。例5ga->c 清除图面。ga->set t 1 5ga ga->d z 动画显示西北半球500hPa层，1987.1.2.0hr至1987.1.2.0hr位势高度。例6ga->c 清除图面。ga->set lat -90 90ga->set lon -90ga->set lev 1000 100ga->set t 1 ga->d t 显示沿900W，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7ga->c 清除图面。ga->set lat 40ga->set lon -180 0ga->set lev 500ga->set t 1 5 ga->d z 显示500hPa沿400N，高度的时间剖面。例8ga->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9ga->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) 1987.1.2.0hr高度与平均的偏差。例10ga->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11ga->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12ga->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 3ga->d z(z+1)-z例13ga->open model.ctl ga->open model.le.ctl 同时打开两个文件。ga->d z.2(lev=500)-z.1(lev=700) 两个高度间的厚度。或执ga->set z 3ga->d z.1(z+1)-z.2 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model.ctl文件，序列号2指model.le.ctl。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14ga->reinit 删除所有设置重新回到刚进入GrADS状态。ga->open model.ctl ga->set lat 0 90ga->set lon -180 0ga->d vint(ps,q,275) 作q的垂直质量积分，计算可降水量。 vint(ps,q,top)=, ps和top：hPa。例15ga->reset 删除open命令后的所有设置。ga->set lat 0 90ga->set lon -180 0ga->set lev 500ga->d hcurl(u,v) 由风场导出涡度场。例16ga-> 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17ga-> 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18ga-> 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19ga-> 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20ga-> 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 0.1 设置数字大小（英寸）。ga->d u 东西风网格点数值。例21ga-> c 清除图面。ga->set gxout contour ga->set lat 15 80ga->set lon -140 -40ga->set lev 500ga->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22ga-> c 清除图面。ga->gxout contour ga->set lat -90 90ga->set lon -180 180ga->set lev 500ga->mproj scaledga->mpdset mresga->d z 例23ga-> c 清除图面。ga->gxout contour ga->set lat -90 90ga->set lon -180 180ga->set lev 500ga->mproj robinsonga->mpdset mresga->d z 例24ga-> c 清除图面。ga->set gxout contour ga->set lat 0 90ga->set lon -180 180ga->set lev 500ga->mpvals -180 180 0 -90ga->mproj npsga->mpdset mresga->d z ga->set gxout vectorga->d u;v;q 结果如封面所示。