气象常用绘图软件grads课件.ppt
气象中常用绘图方法 学习经验交流500hPa高度场（1、4、7、10月）23亚洲季风区7月850hPa矢量图4冬季1000hPa高度场多冰年、少冰年平均环流及它们的合成场（阴影区为通过0.05信度检验）56SST 和Sea Level 分布图7Set mpdset neim shanx1 shanx2 8Set mpdset yunn9Set mpdset cn中国政区图10 主要内容气象中常用的绘图方法 Grads,surfer,matlab,mapinfo1 1简介n GrADS 是Grid Analysis and Display System 的缩写,它由美国马里兰大学气象系Brian E.Doty 开发。利用该系统可实现包括格点数据和站点数据的彩色气象图形分析和显示。具有操作简便、功能丰富、图形美观、显示快速的特点。在国内外气象界得到广泛应用。n 版本：V1.5,V1.6.8,V1.7.7，V1.7.9 等n 目前使用得比较多的V1.8sl1112n 站点数据文件，包含各个站点的经纬信息以及物理量信息。n netCDF（Network Common Data Form）格式，自带描述数据文件。n GRIB 格式，较高压缩率的数据文件。（需控制文件以及额外的GRIB 索引文件*.idx）GrADS 可处理的文件结构类型13在windows 环境下安装GrADS 软件包运行可执行文件(GrADS-1.8sl11-win32e.exe)进入第一个画面：用鼠标选择“Install”键，14在windows 环境下安装GrADS 软件包15在windows 环境下安装GrADS 软件包 系统显示缺省安装在:“c:Program FilepcGrADS”。16在windows 环境下安装GrADS 软件包17GrADS 软件包的组成n Grads.exe 系统的核心文件,由此进入GrADS 环境n Dos4gw.exe 由GrADS.exe 文件调用n Gribmap.exe 产生格点资料映射文件(*.idx)n Gribscan.exe 看Grib 码资料，转为TXT 格式文件n Gxtran.exe 显示*.gmf 格式的图形文件n Stnmap.exe 产生台站资料的映射文件(*.map)n Wgrib.exe Grib 码资料的解读程序n Gv.exe 将*.gmf 格式的图形文件转换为*.wmf 格式18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；下部为打开的GrADS 命令窗口。19启动GrADS GrADS 在初始化绘图环境之前，将提示用户选择风景画(Landscape)或肖像画(Portrait)形式。风景画形式的大小为118.5 英寸，肖像画为 8.5 11 英寸。启动GrADS 系统时，有以下选择：-b 以批处理形式运行GrADS。-l 以风景画形式运行GrADS。-p 以肖像画形式运行GrADS。118.58.51120 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。21GrADS 命令采用以下格式：n ga-命令 参数，n 输入的参数不包括“”符号，“”内的部份可以省略。在GrADS 命令提示符下，一步步输入各种GrADS 命令产生各种图形。22n 通过描述文件（*.ctl）操作二进制文件。open 描述文件名绘图基本语句例1，open d:sample1.ctlset lon 71 141set lat 15 55set t 1set gxout contourd hgtn 对于netCDF 格式（*.nc）自带描述文件 sdfopen 文件名23sample1.ctl dset d:sample1.grd undef-9.99E+33 title NCEP/NCAR ReANL PROJECT xdef 144 linear 0.000 2.500 ydef 73 linear-90.000 2.50 zdef 17 levels 1000 92520 10 tdef 480 linear JAN1958 1mo vars 3 HGT 17 99 Geopotential height(gpm)T 17 99 Temperature(K)PSL 0 99 Sea surfce pressure(Pa)endvars格点数据描述文件24sample2.ctl dset D:sample2.grd dtype station stnmap D:sample2.map undef-999.0 title Rain data of 160 station of China tdef 49 linear Jan1951 1mo vars 1 R 0 99 temperature endvars站点数据描述文件25GrADS 基础绘图操作 当成功打开数据文件后，即可根据文件的内容，在绘图窗口中进行绘图操作。display 变量名 或者 d 变量名 命令q file1 查询当前文件信息26GrADS 基本绘图类型n 等值线图 set gxout contourn 单线图 确定数据维数显示变量即可n 直方图 set gxout barn 矢量图 set gxout vectorn 流线图 set gxout stream n 填色图 set gxout shaded 特殊的数据输出格式 set gxout fwrite27常用的绘图控制语句n 设置数据维数 set lat 15 55 set lev 850n 设置坐标 set xlopts color thickness size X 坐标设置 set xlopts 2 4 0.18 set zlog on Z 坐标取对数坐标 set xlabs x1|x2|x3|x4 28常用的绘图控制语句n 等值线线形、间隔 set cstyle style set cint value set cmin(cmax)set black value1 value2n 设置绘图区大小 set parea 1 10.5 1 829图形的输出方式n 图形输出语句:printim d:300.gif gif white x1024 y768 也可以是gmf 格式的n 默认输出的图形格式为GrADS meta file,可用附带程序Gv.exe或者Gv32.exe 查看并拷贝到Word 文档中。30Gv 图形处理程序31麦卡托投影 Mercators projection 等值线32麦卡托投影 Mercators projection 等值线+色斑33麦卡托投影 Mercators projection 风矢量34极地投影 等值线、色斑35地图投影设置 set mproj proj proj 取值包括：latlon 缺省设置，用固定的投影角进行lat/lon 投影 scaled 用不固定的投影角进行latlon 投影 nps 北半球极地投影 sps 南半球极地投影 robinson robinson投影 lambert lambert 投影 36站点资料绘图一般程序n 所需的资料信息 站点的某种物理量，各个站点的经纬度信息资料n 利用Fortran 程序建立站点资料的二进制文件。n 利用stnmap 程序生成站点映射文件。n 特定的地理网格数据文件和对应的控制文件n 利用GrADS 自带的插值函数将站点数据插值 到特定的网格上。37站点资料二进制文件建立n 依靠一段特定格式的Fortran 程序完成。普通的站点资料 站点号 纬度 经度 数据 50353 呼玛 51.43 126.39 23.5 50632 博科图 48.46 121.55 24.5 50953 哈尔滨 45.41 126.37 22.5 54094 牡丹江 44.34 129.36 20.538变量声明部分以及初始化 parameter(N=160)real lat(N),lon(N),T(N)character*8 staid(N)integer lev,flag real tim tim=0.0 flag=1 lev=139站点资料文件的写入格式已经读取经纬度信息和气温资料Open(20,FILE=sta1.grd,form=binary)do i=1,NWrite(20）staid(i),lat(i),lon(i),tim,lev,flag,T(i)enddolev=0Write(20)staid(N),lat(N),lon(N),tim,lev,flag Close(20).40建立相应的控制文件和站点映射文件建立站点资料控制文件（*.ctl）。建立相应的站点映射文件:在命令提示符（Windows2000 系统中为：开始 运行cmd.exe）下，运行GrADS 安装目录/Win32/stnmap.exe 程序。命令格式：stnmap 站点资料控制文件名成功的话将会产生相应的资料地图映射文件（*.map）41对以上流程的检验 需要初步检验一下成果，以确保下一步绘制等值线的资料成功。在GrADS 命令窗口中打开相应站点资料控制文件名并显示变量，可看到数据标记在相应的站点上。42 带有国界的地图：Set mpdset mresSet mpdset hires43特定的地理网格数据n 此文件为创建插值网格而建立。一般而言，我们不需自己创建。对于特定的问题，需要特定的地理网格数据。n 可通过控制文件观察地理网格数据。常见的控制文件为Grid.ctl44中国区地理网格资料控制文件Grid.ctln dset d:kkkgrid.grd undef-999.0 title Sample Data xdef 71 linear 70 1 ydef 41 linear 15 1 zdef 1 linear 500 1 tdef 1 linear jan1951 1mo vars 1 g 0 99 grid data prepared for oacres function Endvars45地理网格数据说明n 从控制文件可以看到，地理网格资料其实是一个7141 的数组资料。n 在GrADS 中打开此控制文件（Grid.ctl）,设定图形输出类型 set gxout grid 可看到所有的数据均由0和1组成。其中需要绘制等值线的区域由1填充，而其他的区域由0填充。4647地理数据的进一步说明n 地理数据的作用在于确定插值网格。n 事实上，可以利用Fortran 程序直接读取Grid.grd 的数据，并根据需要重新设计网格。如果需要 的话，可自由编制所需网格。48插值程序n 插值借助于GrADS 自带函数oacres。n 插值/绘图工作由多条命令组成，既可在GrADS 命令窗口中逐条完成，也可在GrADS Scripting Language完成。49绘制站点数据等值线主要命令 open d:kkkGrid.ctl open d:kkkT160.ctl.define A=oacres(g(t=1),t.2,2.0)define B=maskout(A,g(t=1)-0.5)display B.第1个文件中的变量第2个文件中的变量插值半径50绘图结果地图上长江、黄河、南海的绘制依靠特定的GS 程序完成5152需要注意的问题n 因绘制站点数据等值线涉及方面较多，应该首先确保插值前站点数据文件和站点地图映射文件（*.map）正确生成,否则插值极易失败。n 若站点数据包含多个时次，应该注意使地理网格数据控制文件的时间与其保持一致，在插值函数中最好有时间声明。53GrADS 脚本语言-GrADS Scripting Languagen 借助于GrADS Scripting Language(GS)，可大幅简化GrADS 的绘图过程，实现较为复杂的绘图控制功能。n 通过内建函数，可实现一定的计算功能。n 运行方式：在GrADS 命令提示符下：(run)GS 文件名54GrADS Scripting 示例 reinit open d:mmgrid.ctl open d:mm.ctl set mpdset cnworld set lon 102 122.5 set lat 20.2 40 set xlevs 102.5 105.0 107.5 110.0 112.5 115.0 117.5 120.0 122.5 set ylevs 22.5 25.0 27.5 30.0 32.5 35.0 37.5 40.0 set t 155 define tds=oacres(gtd,td.2)set gxout contour set cint 2 set ccolor 2 cnbasemap tds Draw title 300(2008-01-10)printim d:300.gif gif white x1024 y76856*.map 文件的生成至此，数据文件已经准备好，我们可以绘图了57*.map 文件的生成n 也可以在Grads 命令窗口中输入：！Stnmap i 路径*.ctl 路径*.map5859在图中作标记的简单方法60SURFER 绘图软件 Surfer 软件是Golden Software 公司研制的基于Windows 系列操作系统的插值绘图软件，是一个十分流行的小型软件。该软件可处理离散点资料、格点资料，可以绘制等值线图、三维立体图等，也可添加研究区域的部分地理信息、在资料点上显示标注等；提供了传统的Windows 界面，操作简单，同时它还可通过VB 等编程语言将其强大的功能嵌入到用户开发的系统中。61The End谢 谢！62
