第四章Grads数据资料转换和数据描述文件.docx

1、第四章Grads数据资料转换和数据描述文件GrADS (Grid Analysis and Display System)讲义（4）内容提要一、GrADS所能处理的数据格式二、数据资料的准备（binary）ASCII码数据文件向二进制数据文件的转换三、数据描述文件的构成四、其它数据文件简介（netCDF/GRIB）五、GrADS控制文件简介一、GrADS所能处理的数据格式-Binary：自制，直接、顺序存取，Fortran可以读写。*.grd-netCDF（自描述）：精确性好，便于传输；*.nc-GRIB：压缩率高。*.grb-HDF-SDS（卫星资料）-ASCII（台风路径）-站点-BUFR

2、（V1.9版本）：二进制通用数据表示格式（BUFR），用于非格点气象数据的保存，便于网络传输，是世界气象组织（WMO）规定的标准格式，目前使用的常规气象资料数据以及雷达、卫星数据资料转换为BUFR格式二、Binary格式介绍1、简介1）GrADS最基本的数据格式；2）常用后缀：*.grd,.bin,.dat；3）可用fortran读写；4）一般为二进制无格式文件(form=unformatted)；5）访问形式直接（access=direct）顺序（access=sequential）-ctl文件中说明6）格式说明由数据描述文件(*.ctl)描述；数据资料数据描述文件GrADS 翻译器注意：数

3、据文件和数据描述文件是分开的。后者为纯文本格式，可用一般的编辑器产生（如记事本等）； 2、GrADS中数据的存放形式1）5-D的数据集 （x，y）,z,VAR,t排放顺序为先经度、纬度、高度，然后是物理变量，最后是时次变化。一个x、y数据场构成一个记录。 2）3D空间的排列x从西-东，y从南-北，z从下-上 3、如何由ASCII码数据生成一个直接存取的无格式数据文件 -借助于Fortran程序完成例1：有一个4-D要素场，将其由ASCII码数据转为无格式直接存取文件，Fortran程序如下：Program mainC 定义一个X,Y,Z方向的格点以及总时次ntparameter(nx=144,

4、ny=73,nz=17,nt=48)c 定义数组dimension var(nx,ny,nz,nt)c 打开原数据文件open(1,file=d:llptest.dat)!ccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccc!ccccccc 一定格式把数据文件读入 do 100 it=1,nt do 50 iz=1,nz read(1,*) (u(i,j,iz,it),i=1,nx),j=1,ny) 50 continue100 continue !CCCCCCCCCCCCCCCCCCC cccccccccccccccccccccccccccccccccccccc

5、cccccc 打开目标文件，recl为记录的长度。 open(12,file=d:llptest.grd,&form=unformatted,access=direct, recl=nx*ny*4) c 写数据资料 irec=0do 100 it=1,nt do 100 iz=1,nz irec=irec+1 write(12,rec=irec) (var(i,j,iz,it),i=1,nx),j=1,ny) 100 Continue Close(1) Close(12) end还可以用另外的一种方式写资料，见下：c 打开目标文件，recl为记录的长度。 open(12,file=d:llpt

6、est.grd,&form=unformatted,access=direct, recl=nx*ny*nz*4) c 写数据资料 irec=0do 100 it=1,nt irec=irec+1 write(12,rec=irec) (var(i,j,iz,it),i=1,nx),j=1,ny),iz=,1,nz) 101 Continue Close(1) Close(12) end另外一种写法：c 打开目标文件，recl为记录的长度。 open(12,file=d:llptest.grd,&form=binary) c 写数据资料 do 100 it=1,nt do 100 iz=1,n

7、z write(12) (var(i,j,iz,it),i=1,nx),j=1,ny) 100 ntinue Close(1) Close(12) end 注意：1）recl=:一次写入的数据量，与Fortran编辑单位有关。 .以字节数为单位：需要*4，recl=nx*ny*nz*4 .以数据个数为单位，不需*4，recl=nx*ny*nz 2）recl与rec有关联 3）不同维数的循环嵌套顺序 （lon lat lev 不同变量 time ） (x y z 不同变量 t ) （内循环-外循环）例 2、如何将多个要素写入同一个数据文件中？现有ASCII码数据资料文件u.dat、v.dat和S

8、ST.dat，其空间范围60-150oE，0-40oN；层次：u、v为850、 200hPa；时段：1982.1-1985.12；分辨率：2.5*2.5。要求编写出将这三个文件转换成二进制无格式直接存取文件的Fortran程序，并给出相应的数据描述文件(CTL文件)。Program main C 定义一个X,Y,Z方向的格点以及总时次ntparameter(nx=37,ny=17,nz=2,nt=48)c 定义数组dimension u(nx,ny,nz,nt), v(nx,ny,nz,nt), sst(nx,ny,nt)c 打开原数据文件open(1,file=d:llpu.dat) ope

9、n(2,file=d:llpv.dat)open(3,file=d:llpsst.dat)c 打开目标文件，recl为记录的长度。 open(12,file=d:llpdata.grd,&form=unformatted,access=direct, recl=nx*ny*4)cccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccc 按一定格式把数据文件读入 ccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccc 写数据资料 ccccccccccc irec=0do 100 it=1,nt do 50

10、iz=1,nz irec=irec+1 write(12,rec=irec) (u(i,j,iz,it),i=1,nx),j=1,ny) 50 continue do 51 iz=1,nz irec=irec+1 write(12,rec=irec) (v(i,j,iz,it),i=1,nx),j=1,ny) 51 continue irec=irec+1 write(12,rec=irec) (sst(i,j,it),i=1,nx),j=1,ny) 100 continue close（1） close(12) end注意：1）recl 与rec； 2）循环顺序； 3）数据描述文件中变量的顺

11、序与此相同； 三、GRADS描述文件下面为相应于例2的CTL文件（data.ctl）dset d:llpdata.grd -数据文件名undef -9.99E+33 -缺侧值 title NCEP/NCAR REANALYSIS PROJECT -数据标题xdef 37 linear 60.000 2.500 -x方向维数ydef 17 linear 0.000 2.500 -y方向维数zdef 2 levels 850 200 -z方向维数tdef 48 linear JAN1982 1mo -时间维数vars 3 -变量总数u 2 99 u wind (m/s) -U风场2层 v 2 99

12、 v wind (m/s) -v风场2层sst 1 99 TSFC DATA -海表温度 Endvars -变量描述结束1、描述文件构成介绍每个描述文件一般包含以下几项：(1)被描述的数据文件名(dset)(2)该数据说明文件的标题(title)(3)数据类型、格式和选项(dtype,format,option)(4)时间、空间维数环境设置(xdef,ydef,zdef,tdef)(5)变量定义(vars,endvars)注意：数据描述文件的每行记录的各项以空格分开，注释行在第一列打“*”，注释行不能出现在变量列表中，每行记录不超过80个字符， 2、数据描述文件中各记录的含义1）DSET da

13、ta-set-name 二进制原始数据文件的文件名(可包含路径) 2）TITLE string 用字符串string简略描述数据文件的内容。3）UNDEF value 定义缺测值，GrADS在运算操作和图形操作时将忽略这些格点。4）XDEF number 或XDEF number Number：是X方向网格点数，=1的整型数；LINEAR时：网格点格距均匀；Start：起始经度（单位:度），浮点数表示，负数表示西经，自西向东。Increment：网点间距，单位为度，正浮点数。LEVELS时：网格距可不均匀，value-list顺序列出各格点的经度值，可续行表示，至少有两个以上格点时方可用LEV

14、ELS。5）YDEF number mapping start 或 YDEF number Number：Y方向的格点数，用整数表示mapping表示映射方式，有以下几种：LINEAR - 线性映射 GAUSR15 - 高斯(Gaussian) R15 纬度 GAUSR20 - 高斯R20 纬度 GAUSR30 - 高斯R30 纬度 GAUSR40 - 高斯R40 纬度 LINEAR时：Start：起始纬度（单位：度），浮点数表示，负数表示南纬；Increment：Y方向网格距，正浮点数表示，由南向北。LEVELS时：value-list：顺序枚举一系列网格点对应的纬度值，可续行表示 ，至少有

15、两个以上格点时方可用LEVELS。高斯GAUSRxx映射：start为第一个高斯网格数，1表示最南端格点纬度例如：YDEF 20 GAUSR40 15 表示共有20个Y方向网格点，起始点为高斯R40网格下的高斯纬度15(即64.100S),实际这20个网格点对应的纬度值为：-64.10, -62.34, -60.58, -58.83, -57.07, -55.32, -53.56, -51.80, -50.05, -48.29, -46.54, -44.78, -43.02, -41.27, -39.51, -37.76, -36.00, -34.24, -32.49, -30.73 注：常见

16、形式XDEF number LINEAR start incrementYDEF number LINEAR start increment6）ZDEF number mapping 或 ZDEF number 设置气压面与垂直网格点的映射关系Number：Z方向网格点数，为整型数mapping 为映射类型，有如下几种：LINEAR - 线性映射 Start：Z1时的值或起始值Increment：Z方向的增量，从低到高，该增量可取负值。例如：ZDEF 10 LINEAR 1000 -100LEVELS (常用) value-list：顺序枚举给出全部对应的等压面。7）TDEF number L

17、INEAR start-time increment 设置网格值与时间的映射关系。Number:总时次数，用整型数表示;start-time:起始日期/时间，格式为：hh:mmZddmmmyyyy hh:两位数的小时mm:两位数的分钟dd:一位或两位数的日期mmm:三个字符的月份缩写yyyy:两位或四位数年份，注:缺省值:hh=00，mm=00，dd=1号;月、年值不能省缺，整个时间串中不能有空格。例如：12Z1JAN1990 14:20Z22JAN1987 JUN1960 Increment:时间增量，格式为vvkk，vv:增量值，用1位或2位整型数表示kk:增量类型，mn 表示分钟，hr表

18、示小时，dy 表示天，mo表示月，yr表示年，如：20mn -表示增量为20分钟，1mo表示增量为1个月，2dy表示增量为2天。 8）VARS number abrev levs units description (变量描述格式)ENDVARS 变量描述部分number:变量个数,abrev:变量名,1-8个字符，以字母(az)开头，由字母和数字组成；levs:整型数，变量含有的垂直层次数，0表示该变量只有一层，如地表变量；units:为以后使用预留，暂时设为常数99；description:一段说明该变量的字符串，最多40个字符.ENDVARS:表示数据描述文件结束。9）dtype 说明数

19、据格式的类型，当binary时省略；包括：-grid(省略)-grb-station-bufr-hdfsds-netcdfv19新增9）OPTIONS 可替代format的功能且具有更广泛的用途。包括： sequential顺序无格式存放数据；yrevy从北-南;zrevz从上-下；byteswapped 二进制数据的位存放顺序取反序；big_endian: 在SUN/SGI等机器上生成的数据；little_endian：在PC与DEC等机器上生成的数据；365_day_calendar:任何年份均是365天；cray_32bit_ieee:在Cray机上生成的数据；template多个时间序

20、列共用一个数据描述文件统一描述时*3、用一个Ctl文件描述多个数据文件（高级篇）例如1：有一组数据资料:1Jan2007.grd，2Jan2007.grd，.31Dec2007.grd其ctl文件的格式：dset d:llp%d1%mc%y4.grd 。options template 。tdef 365 linear 1Jan2007 1dy 格式替换：%y2 - 2位数年 %y4 - 4位数年 %m1 - 1或2位数月 %m2 - 2位数月(1月须写成01) %mc - 3个字符的月缩写%d1 - 1或2位天 %d2 - 2位天 %h1 - 1或2位小时 %h2 - 2位小时 %n2 -

21、2位分钟 例如2：几个netcdf文件（v1.9版本新增）u.1851-1900Nc (1-600个月)u.1901-2000.nc （601-1800个月）需要的语法dset %chchsub t1 t2 string其ctl文件的格式：dset d:llpu.%ch.nc。chsub 1 600 1851-1900chsub 601 1800 1901-2000options template dtype netcdf 。tdef 1800 linear Jan1851 1mo 若分别位于不同盘上：Dset %chchsub 1 600 d:1851-1900chsub 601 1800

22、c:1901-2000 四、netCDF格式数据和GRIB格式数据简介五、 GrADS控制文件简介*.gs特点：用run命令执行，纯文本文件，里面含有用脚本语言(script language)写成的批处理GrADS系统命令和设置，可以集成GrADS命令，具有强大功能。下面是一个名为a.gs的文件内容：例如1： reinitopen d:llpdata.ctld u例如2：reinitenable print sst811open sst.ctlset clopts 1 1.2 0.15set xlopts 1 1.2 0.15set ylopts 1 1.2 0.15set vpage 0 5.5 4.25 8.5set grads off set clopts -1, -0.5, 0.09set csmooth onset t 1+13set gxout contourset clevs -1.8 0 5 10 15 20 24 25 26 27 28 29 30 31 d u10draw title SST Distribution Janurary 1981 C