GrADS绘图软件使用手册.docx

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GrADS绘图软件使用手册

GrADS绘图软件实用手册

2002年1月

第一章GrADS绘图软件概述

1.GrADS绘图软件简介

2.Internet上的GrADS资源

2.1GrADS在Internet上的主页

2.2windows环境下GrADS资源

3.GrADS绘图软件的安装（windows环境）

3.1在windows环境下安装GrADS软件包

Xserver的安装

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

2.GrADS绘图模板

3.GrADS模板的高级应用

GrADS描述语言

GrADS高级模板的应用

第三章GrADS数据格式

1.格点数据描述文件

1.1数据描述文件各项解释

1.2生成model.le.dat和model.le.ctl文件的程序代码片段

2.站点数据的格式

附录

1.如何精确控制图形输出的尺寸—Landscape纸型

2.台站资料的显示

3.Linux环境下的安装

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，和适合于各种UNIX环境下的GrADS软件包。

关于GrADS在UNIX环境下的资源请参考附录。

2.2windows环境下GrADS资源

●GrADS1.8sl8.win32.exe——GrADS软件包安装执行程序。

目前在windows环境下最新的版本为GrADS第1.8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

●安装XSERVER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（GrADS1.8sl8.win32.exe）进入第一个画面：

用鼠标选择“Install”键，进入第二步，显示GrADS的一般信息，选择“OK”进入第三步，显示license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:

\ProgramFile\pcGrADS”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:

\pcGrADS”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:

\pcGrADS”）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。

3.2Xserver的安装

在windows环境下运行GrADS软件包，需要有一个能在PC机上运行的XServer系统支持。

这部分软件并不属于GrADS支持范围，因此在GrADS主页上并不能下载。

但Internet也有许多这方面的免费软件，如：

x-win32、omni、Xmanager等软件。

这些软件安装并不复杂，并配有说明文档。

本手册以Xmanager作为GrADS的XServer支持系统。

Xmgr139e.exe——既为Xmanagerversion1.3.9的安装执行程序，序列号：

018112-136905-999104。

安装后即在桌面上生成Xmanager目录图标，用鼠标双击打开该目录：

在开始启动GrADS之前，用鼠标双击

图标，运行XServer。

也可以从开始程序Xmanager1.3.9Xmanager来启动XServer。

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。

该文档可以以鼠标点击“开始”—>“程序”—>“win32GrADS”—>“tutorial”打开Tutorial”联机帮助文件。

运行tutorial的条件需要有一组演示数据：

●Model.le.dat（数据文件—二进制），Model.le.ctl（描述文件—ASCII码）

●或Model.grb，Model.ctl，Model.gmp（GRIB码数据）

第一组（Model.le.dat）为模式输出的五天的预报结果；第二组（Model.grb）为同一结果按GRIB格式存储的数据，而*.ctl文件（ASCII码）是对应数据文件的描述文件。

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，将有专门章节讲述；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（或第二组）数据说明GrADS的使用。

在使用数据前，先将数据，Model.le.ctl和Model.le.dat文件存于硬盘上的某一目录下，如c:

\pcgrads\sample。

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.le.ctl清单：

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

●启动xmanager

●打开一个MS-DOS窗口。

●在MS-DOS窗口输入命令：

cdc:

\pcgrads\sample

●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。

2.GrADS绘图模板

上述使用方法是GrADS的基本使用方法，其特点是在GrADS系统提示符下，用户需要输入一系列的GrADS命令来完成绘画。

但很容易造成输入错误，特别是有些命令设定后，如果不再重新设置，是永久有效，而有些命令只是一次有效。

如果用户对初次绘画的效果不满意，要增加一些命令反复绘制时，按GrADS的基本方法使用会有许多重复命令，因此效率会很低。

增加效率的一种方法是编制“绘图模板”，所为“绘图模板”就是把绘制命令预先编到一个文件中，在GrADS下以批处理方式执行。

这种文件被称为“模板”或叫“描述语言”文件—“scripts”。

对照上例编制一些简单的模板设计。

模板1

md01.gs文件清单（对应“例1”）：

’openmodel.le.ctl’

‘dps’

；

﹡本例中，维数参数采用打开数据文件后的缺省值。

﹡模板文件中以“﹡”开始的行是注解行。

﹡命令必须用单引号括起来，行尾一定要有回车。

﹡作为一种良好习惯，在结尾单独有一行“；”

执行模板1：

●在DOS命令提示符下输入命令：

c:

\pcgrads\sample\grads–clsample01.gs

c:

\pcgrads\sample\grads–cl“sample01参数1参数2…”

（.gs扩张名可以省略）

c:

\pcgrads\sample\grads–bclsample01.gs

●或先进入GrADS，在GrADS命令提示符下输入命令

ga->runsample01.gs参数1参数2…或

ga->sample01参数1参数2…

（在GrADS命令提示符下，可反复执行run命令。

但考虑到命令间相互有影响，在GrADS命令提示符下运行多个模板时，之间可以先运行“ga->reinit/reset”命令再运行run命令。

）

最后退出GrADS

在退出前，如果满意，可把图形存于文件。

有多种方法：

ga->printimfile.pngwhite存于名为“file.png”的文件（png格式）。

printim命令格式：

ga->printimfile选项1，选项2…

选项：

gif—为gif存于“file”文件（缺省为。

png格式）

white—白色背景。

black—黑色背景。

xnnn

ynnn—输出图形的水平（xnnn）和垂直（ynnn）大小（点阵）。

如：

ga->printimfile.gifgifwhitex800y600

另一种方式是：

ga->enableprintfile-name.gmf

ga->print执行输出，结果存于file-name.gmf