GrADS基础使用教程.ppt

GrADS基础绘图 何晏春2008 2 23 提纲 1 grads功能概述 1 软件性能介绍 主要是与matlab对比 2 grads在win Linux下的下载 安装 运行 linux windows环境变量的设置 安装后各个目录文件的内容 3 紧接着进行grads的简单操作 对nc资料的操作 画两张简单的图 contour与shaded叠加 2 Grads网络资源2 Grads的图形显示类型及绘图设置 1 一维 直方 折现 散点 误差图 2 二维 等值线 阴影图 风矢量 流线图 站点天气图 3 图形设置 坐标 线型 页面 地图投影 地表状况 图形信息开关3 Grads函数4 grads批处理脚本3 Grads数据准备 1 ncep资料的直接读取 2 二进制格点数据的生成 数据描述文件ctl作用介绍grads格点数据的存储结构 即维数环境 生成二进制的fortran程序段 ctl文件的作用 ctl文件的结构 3 mm5out to Grads wrfoutput to grads 4 站点数据的准备以及站点图形的绘制4 grads函数的使用 1 数学函数 2 统计函数 3 网格处理函数 5 实例示范 1 precluster应用 2 pc演示 用grads的totourial 参考资料 1 GrADSTutorial2 GrADSReferenceCard3 LASG GrADSMannual4 LASG GrADS实用绘图讲义 funny 动力论坛5 动力论坛GrADS中文讨论区 常见软件 PanoplyOpenDX formerlyIBMDataExplorer NCL NCARCommandLanguage ncBrowse netCDFFileBrowser HDF HierarchicalDataFormat interfaceGrADS GridAnalysisandDisplaySystem FERRETNetCDFToolboxforMATLAB 5IDV IntegratedDataViewer Originsurfer 常用绘图软件 及GrADS优缺点 matlab画图和grads画图的比较总体上来说matlab画图比grads好matlab的优点 1 matlab是用对象属性来控制图形中的每一个部分 因此在对图片进行操作是相当容易 2 它画二维曲线图时 画的图非常光滑 视觉效果很好 3 matlab画二维等值线图时 投影方式相当丰富 基本覆盖各行业所需 它的底图 地图 比较漂亮 而且还可以用海拔高度函数是不同海拔用不同的颜色表示出来 4 它可以画三维图 图形非常漂亮 grads在这点目前是办不到的 Matlab的缺点 绘图速度较慢 当数据文件较大时 读入很容易内存溢出远程处理比较麻烦 grads的优点 1 最多能读入20个数据文件 数据读取迅速 出图速度快 但是要写描述文件和gs文件比较麻烦 2 在画二维等值线图时 图形非常平滑 这点是我到现在还没大规模用matlab的主要原因 3 它包含了很多气象上所需要的函数 在gs文件里可以直接调用 因此在用它时也省了不少事 Grads在win Linux下的下载 安装 运行 程序 Windows grads 1 8sl11 win32e exeLinux grads bin 1 9b4 linuxRH9 tar gzgrads 1 8sl11 linux tar gzdata tar Z环境变量 Windows 新建变量GASDIRc PcGrADS datGASCRPc PcGrADS lib修改PATH变量 增加路径c PcGrADS win32 c PcGrADS lib c PcGrADS dat Linux 在 cshrc文件中添加 执行文件路径 setenvPATH usr local grads bin PATH 字体和底图文件路径 setenvGADDIR usr local grads dat 脚本库的路径 setenvGASCRP usr local grads lib Grads网络资源 GrADS主页和中文讨论区 http grads iges org grads 或ftp grads iges org grads 软件下载 联机文档 email讨论区 运行GrADS 打开数据 ga open ctlga sdfopen ncga xdfopentest ddf查询信息 queryga queryctlinfoga qdimsga qfile关闭数据文件ga close3ga close2Ga close1设置维数环境ga setx173 ga setlat 2060 ga setlev850 ga settime00z01Apr2007 26LASG动力论坛版三 运行GrADS绘图软件包 设置维数环境ga setx173 ga setlat 2060 ga setlev850 ga settime00z01Apr2007 显示图形ga displayu ga du v 2 ga du v 2 mag u v 2 保存图形ga enableprinta gmf ga print ga disableprint 清屏ga clear ga c 重置缺省环境 不关闭数据文件ga reset 重新初始化 关闭reinit 命令顺序grads b l p copen runsetdisplaydrawprintquit reinit 显示类型 bar直方图line折线图errbar标误差线linefill两线之间填色scatter散点图grfill按网格填色 马赛克图 fgrid按setfgvals指定值填网格颜色grid网格填值findstn寻找最近的站点model站点填图stnmark标记站点位置value标站点值contour等值线图shaded填色等值线图vector风矢量图barb风羽stream流线图stat输出统计数据print十进制屏幕输出 setprnopts fwrite输出二进制文件 setfwrite tserbarb单站的风羽时间序列tserwx单站天气现象时间序列wxsym在站点上标记天气符号 setwxopt 坐标设置 title xlab ylab和坐标轴 刻度 标值 画图形区的外框 X和Y轴互换 Z轴取对数坐标 气压不等距 1 9 纬度1 D变化时纬度取cosine坐标 省略时间刻度的年份 年月 绘图区内部网格线属性 控制setgxoutgrid的内部网格线属性 刻度间隔 刻度及标值的起 止位置及间隔 Y轴变量取值范围 或X轴 坐标轴相对于绘图区的位置 坐标刻度和标值的属性 等值线标值的属性 列举坐标刻度 列举坐标标值 X轴反向 或Y轴 坐标刻度的标值方式 写坐标标题 图的标题 setannot color 1 thick 6 setframeon off circlesetxyrevonsetzlog on off swap undefine setcoslat on off settlsupp year month setgrid on off horizontal vertical linestyle colorsetgridln auto off color setxlintintsetxaxisstarrtendintsetvrangevlovhisetxlposoffset 0 b t setxlopts color 1 thick 4 size 0 12 setclopts col 1 thick 1 size 0 09 setxlevsx1x2x3 setxlabsb1 b2 b3 setxflip on off setxlab on off autdrawtitletitle string setylintsetyaxissetvrange2setylpos l r setyloptssetylevssetylabssetylabsetyflipdrawylab 自由图形 符号 设置线属性 画线 画符号 画空心 实心方框 画多边形 画多边形 画天气符号 设置字体 写标题 设置字符串属性 设置字符串大小 写字符串 setline color style thick drawlinex1y1x2y2 drawmarkmarktypexysize draw rec recf xloyloxhiyhi drawployfx1y1x2y2 xnyn drawmappolylon1lat1lon2lat2 lon1lat1 drawwxsym symbolxysize color thick setfont 0 5 0 drawtitletitle string setstring color tl tc tr l c r bl bc br setstrsizwidthheight drawstringxystring 天气符号示例 drawwxsym symbolxysize color thick qw2xy13520 ga X 4 25Y 4 91667 drawwxsym40540 522 地图投影 地图数据集 地图投映方式setmproj latlon scaled nps sps robinson orthogr mollweide lambert off 地图数据名setmpdset lowres mres hires 地图属性设置setmap auto color style thickness 地图绘制开关setmpdraw on off 行政区界开关setpoli on off 投映参考经纬度setmpvals off lonminlonmaxlatminlatmax 地图投影方式 setmproj latlon scaled nps sps robinson orthogr mollweide lambert off nps sps orthogr mollweide robinson 地图数据集 图形 数据输出 图形输出 1 可用于批处理文件中enableprintfilename gmfprintdisableprintprintim png gif filenamexNNNyNNN white black 2 不能用于批处理文件中wifilename fmt fmt可为任意图形格式后缀注意图形窗口不能被遮挡 outxwdfilename xwd 数据输出 1 输出成二进制文件setgxoutfwritesetfwritefilenamedvardisablefwrite2 输出为ASCII文件file output txt setgxoutprint dtem rc write file result rc close file 数据分析与诊断 函数的使用 数学函数绝对值abs expr 余弦 反余弦cos expr acos expr 正弦 反正弦sin expr asin expr 正切 反正切tan expr atan2 expr1 expr2 expr1 expr2 指数exp expr 对数log expr log10 expr 幂函数pow expr1 expr2 expr1expr2全风速mag u expr v expr 平方根sqrt expr 统计函数 网格处理函数 滤波平滑函数 差分函数 物理量计算函数 站点数据专用函数 统计函数 加权 不加权平均 加权 不加权区域平均 剔除值后时间求平均 加权 不加权区域和 加权 不加权区域和 质量加权垂直积分 普通积分 最大 小值 最大 小值所在格点 空间相关 回归 时间相关 回归 ave expr dim expr1 dim expr2 tincr b mean aave expr xdim1 xdim2 ydim1 ydim2 global g tmave undefine or weight expr expr texpr1 texpr2 sum expr dim expr1 dim expr2 tincr b asum expr xdim1 xdim2 ydim1 ydim2 global g vint ps expr expr top gint expr Max expr dim1 dim2 tincr min Maxloc expr dim1 dim2 tincr minloc scorr expr1 expr2 xdim1 xdim2 ydim1 ydim2 global g tcorr expr1 expr2 tdim1 tdim2 网格处理函数 常数const expr const u a 剔除maskout expr mask expr 跳点skip expr skip x skip y 加权9点平滑smth9 expr 1 D3点平滑中央差分cdiff expr dim 物理量计算函数 虚温 相对湿度求比湿 虚温 相对湿度求温度 垂直涡度 中央差求水平散度 全风速 tvrh2q tv expr rh expr gtvrh2t tv expr rh expr hcurl u expr v expr hdivg expr1 expr2 mag u expr v expr 命令批处理文件 GradsScript gs 注释语句 赋值 交互命令 say prompt pull条件控制 if else endif循环语句 while endwhile break continue thisisasamplescript openmy sst dataset ctl setlat 3030 setlon90300 displaysst say Shesaiditis Prompt Enterminandmaxlongitudes pullminlonmaxlonifexpressionscriptrecord elsescriptrecord Endifwhileexpressionscriptrecord endwhile GrADS自带脚本库 加注色标 图例cbar gs条状色标cbarn gs两头尖的条状色标cbarc gs扇形色标cbar l gs折线图图例cbar line gs折线图图例地图底图basemap gs海洋 陆地填色makebg gs生成具有地形纹理的底图map gs预定义多个可选的地图范围颜色定义cmap gsdefine colors gs 插值isen gs由等压面插值到特定等熵面pinterp gs由eta sigma 等压面等插值到指定等压面zinterp gs由eta sigma 等压面等插值到指定等高面物理量计算等mconv gs计算水汽辐合plotskew gs绘制T logP图sweat index gs用相对湿度 温度和风计算凝结指数traj gs在水平面上绘制当前时刻向前 向后的轨迹线格式转换lats4d gs输出NetCDF HDF SDS或GRIB格式数据动画 缩放xanim gs动画控制zoom gs图形放大 GrADS数据数据类型与格式 支持的数据格式 netCDF数据格式HDF数据格式Binary数据格式站点数据格式GRIB数据格式 netCDF数据格式 运行gradsncga sdfopenpath filename nc 无格式的Binary数据格式 自西向东 从南到北 从低层到高层 变量1到变量n 时间从小到大这是GrADS所用的数据排列方式 doit 1 mtwrite 10 rec it var I j k it i 1 mx j 1 my k 1 ml enddo parameter mx 144 my 73 ml 7 mt 12 dimensionslp mx my mt Dimensionuwnd mx my ml mt vwnd mx my ml mt open 10 file sample grd form unformatted access direct recl mx my irec 1doit 1 mtwrite 10 rec irec slp i j it i 1 mx j 1 my irec irec 1doilev 1 mlwrite 10 rec irec uwnd I j ilev it i 1 mx j 1 my irec irec 1enddodoilev 1 mlwrite 10 rec irec vwnd I j ilev it i 1 mx j 1 my irec irec 1enddoenddoclose 10 end DSET sample datTITLESampleModelDataDTYPEstationUNDEF0 10000E 16XDEF144linear02 5YDEF73linear 902 0ZDEF7levels1000900800700500300100TDEF12linear00z01apr19856hrVARS3slp799sealevelpressureu799Ucomponentv799VcomponentENDVARS 模式数据转化为nc数据 MM5toGrADS tar gz http www mmm ucar edu mm5 mm5v3 tutorial mm5tograds mm5tograds htmlWRF2GrADS http www mmm ucar edu wrf users download get source html 站点数据的准备以及站点图形的绘制 setgxout图形类型findstn寻找最近的站点model站点填图stnmark标记站点位置value标站点值tserbarb单站的风羽时间序列tserwx单站天气现象时间序列wxsym在站点上标记天气符号 setwxopt 台站型离散资料画图的一般原则 1 把台站资料r dat写成二进制文件r grd2 编写r grd数据的数据说明文件r ctl3 用r ctl生成r map文件4 生成插值用的背景格点文件5 编写grid grd的 ctl文件 grid ctl6 把r grd插值到grid grd的网格点上 并画图 第一 二步 把台站资料 dat写成二进制文件 grd 并编写相应ctl文件 Fortran程序片段 对应的数据描述文件 dset sample grdtitleSampleModelDatadtypestationstnmap sample mapundef0 10000E 16xdef144linear02 5ydef73linear 902 0zdef7levels1000900800700500300100tdef12linear00z01apr19856hrvars3slp799sealevelpressureu799Ucomponentv799Vcomponentendvars parameter mx 144 my 73 ml 7 mt 12 dimensionslp mx my mt Dimensionuwnd mx my ml mt vwnd mx my ml mt open 10 file sample grd form unformatted access direct recl mx my irec 1doit 1 mtwrite 10 rec irec slp i j it i 1 mx j 1 my irec irec 1doilev 1 mlwrite 10 rec irec uwnd I j ilev it i 1 mx j 1 my irec irec 1enddodoilev 1 mlwrite 10 rec irec vwnd I j ilev it i 1 mx j 1 my irec irec 1enddoenddoclose 10 end 第三步 用stnmap外部命令生成 map文件 方法1 ga stnmapenterstnctlfilename e data sample ctl方法2 stnmap ie data sample ctl特别注意 GrADS中的路径表达方法 1 引用外部命令时 用unix表达法反斜杠 例如用 stnmap ie data sam