GrADS绘图软件安装及入门解读.docx

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GrADS绘图软件安装及入门解读

GrADS绘图软件安装于入门

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GrADS

1.2退出GrADS

1.3示例演示GrADS命令的使用

第2章

GrADS绘图软件概述

1GrADS绘图软件简介

TheGridAnalysisandDisplaySystem（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/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。

2Internet上的GrADS资源

2.1GrADS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，

2.2windows环境下GrADS资源

●grads-2.0.a7.oga.3-win32_superpack.exe——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2.0版。

●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.ctl

3GrADS绘图软件的安装（windows环境）

在windows下运行GrADS的条件：

●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“IAcceptTems”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“ProgramFile”。

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setpath=（…原path加上）;c:

\pcgrads\win32（若安装在ProgramFile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3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:

\OpenGrADS\Contents\Resources\SampleDatasets。

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：

ps01Surfacepressure[hPa]

ua733Eastwardwind[m/s]

va734Northwardwind[m/s]

zg77Geopotentialheight[m]

ta711AirTemperature[K]

hus751Specifichumidity[kg/kg]

ts011Surface（2m）airtemperature[K]

pr059Totalprecipitationrate[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。

1.1启动GrADS

●打开一个MS-DOS窗口。

●在MS-DOS窗口输入命令：

cdC:

\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（8.5X11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GrADS

ga->quit

1.3示例演示GrADS命令的使用。

例1

ga->openmodel.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->qfile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->dps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->setlat40

ga->setlon-90

ga->setlev500

ga->sett1GrADS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1000hPa开始，共7层）;t从1到5（5天）运行“openmodel.le.ctl”命令后，lon|lat或x|y是可变的（lon:

00~3600;lat:

-900~900）。

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->qdims

ga->dz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->setlon-1800

ga->dz显示沿400N,，1800W至0度，500hPa层，1987.1.2.0hr位势高度剖面图。

例4

ga->c清除图面。

ga->setlat090

ga->dz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5

ga->c清除图面。

ga->sett15

gaga->dz动画显示西北半球500hPa层，1987.1.2.0hr至1987.1.2.0hr位势高度。

例6

ga->c清除图面。

ga->setlat-9090

ga->setlon-90

ga->setlev1000100

ga->sett1

ga->dt显示沿900W，1000-100hPa温度剖面图。

ga->du在上图基础上再叠加上东西风分量。

例7

ga->c清除图面。

ga->setlat40

ga->setlon-1800

ga->setlev500

ga->sett15

ga->dz显示500hPa沿400N，高度的时间剖面。

例8

ga->c清除图面。

ga->dsqrt（u*u+v*v）显示500hPa全风速值。

或

ga->dmag（u,v）GrADS内部定义了多种函数。

例9

ga->c清除图面。

ga->dave（z,t=1,t=5）显示500hPa高度5天平均。

ga->dz-ave（z,t=1,t=5）1987.1.2.0hr高度与平均的偏差。

例10

ga->c清除图面。

ga->dz-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->dz（t=2）-z（t=1）两个时刻高度的差。

或执

ga->dz（t+1）-z

例12

ga->c清除图面。

ga->dz（lev=500）-z（lev=700）两个高度间的厚度。

或执

ga->setz3

ga->dz（z+1）-z

例13

ga->openmodel.ctl

ga->openmodel.le.ctl同时打开两个文件。

ga->dz.2（lev=500）-z.1（lev=700）两个高度间的厚度。

或执

ga->setz3

ga->dz.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14

ga->reinit删除所有设置重新回到刚进入GrADS状态。

ga->openmodel.ctl

ga->setlat090

ga->setlon-1800

ga->dvint（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15

ga->reset删除open命令后的所有设置。

ga->setlat090

ga->setlon-1800

ga->setlev500

ga->dhcurl（u,v）由风场导出涡度场。

例16

ga->c清除图面。

ga->setgxoutshaded以分色图形方式输出。

ga->dhcurl（u,v）由风场导出涡度场。

ga->’cbarn10’画图例。

1:

相对长短，>1放大；0:

水平；1:

垂直。

ga->setgxoutcontour以等值线方式输出（缺省方式）。

ga->dz叠加500hPa高度场。

注意叠加次序。

ga->drawtitle500hPaHeightsandVorticity写图标题。

例17

ga->c清除图面。

ga->gxoutvector以箭头方式表示矢量场。

ga->du;v;q风矢量场。

显示矢量时，dx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->setgxoutstream以流线方式表示矢量场。

ga->du;v;q风流线场。

例19

ga->c清除图面。

ga->setgxoutbarb以WMO风标方式表示矢量场。

ga->du;v;q风标。

例20

ga->c清除图面。

ga->setgxoutgrid直接输出网格点数值。

ga->setdignum0设置保留小数位数。

ga->setdigsize0.1设置数字大小（英寸）。

ga->du东西风网格点数值。

例21

ga->c清除图面。

ga->setgxoutcontour

ga->setlat1580

ga->setlon-140-40

ga->setlev500

ga->setmpdrawon如为off，不画地图背景（非经纬度数据需此项）

ga->setpolion如为off不画国界省界等。

ga->setmapauto由系统自定地图背景的颜色、线型和粗细。

而setmapcolor>由用户自定义。

ga->setmpvals-140-401580极射投影经纬度范围。

ga->setmprojnps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->setmpdsetmres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->dz

例22

ga->c清除图面。

ga->gxoutcontour

ga->setlat-9090

ga->setlon-180180

ga->setlev500

ga->mprojscaled

ga->mpdsetmres

ga->dz

例23

ga->c清除图面。

ga->gxoutcontour

ga->setlat-9090

ga->setlon-180180

ga->setlev500

ga->mprojrobinson

ga->mpdsetmres

ga->dz

例24

ga->c清除图面。

ga->setgxoutcontour

ga->setlat090

ga->setlon-180180

ga->setlev500

ga->mpvals-1801800-90

ga->mprojnps

ga->mpdsetmres

ga->dz

ga->setgxoutvector

ga->du;v;q结果如封面所示。