GrADS绘图学习技巧与实例

1、实用标准文案以下技巧总结都是笔者从学习实践过程中总结出来的，基本的问题。不求全面，希望对读者学习有用，如果有问题，敬请留言指正，以促进交流学习！1、软件综述：grads软件是一款绘图软件除了绘制图形，还可以提取数据，主 要应用是在大气科学中，当然只要是数据处理成grads能够读取的数据文件就可以进行相关绘图。软件版本问题，软件本身不是很大，我接触到18 1.9、 2.0版本的，1.8版本的安装很多情况还要修改环境变量、1.9版本的不识别'sdfopen'命令，最稳定的版本是2.0版本，所以笔者推荐学习者安装2.0版本，选择默认安装路径就可以。2、文件类型简述：grads处理的是

2、网格数据，可以处理的数据类型有：grd、grib、nc (海洋常用的数据)，cdf (雷达卫星数据)，其中nc、cdf数据都是自 带描述文件，不需要ctl, grib数据要通过命令生成ctk index数据才可以调 用，常用的是grd数据，需要ctl。3、数据文件转换：grads软件识别的数据是二进制无格式数据，文件类型是'binary',写入和生成时是不需要格式的如 read(20) sst(i,j,iz,it),20为文件号， 通常是十进制数据与grd数据间转换，这里给一个 grd转换成txt数据的 fortran 程序：parameter(nx=56,ny=41,nz=1

3、,nt=360)dimension sst(nx,ny,nz,nt)real sstopen(15,file='sst.grd',form='binary') !固定的用 form= binary'就是二进制数据 open(16,file='sst.txt')!新建 txt 文件do it=1,ntdo iz=1,nzread(15) (sst(i,j,iz,it),i=1,nx),j=1,ny) ! read 后只有文件号，数据是无格式的 enddoenddodo it=1,ntdo iz=1,nzwrite(16,*) (sst(i,

4、j,iz,it),i=1,nx),j=1,ny) !输出日中是 txt 文件可直接看的数据， 有格式输出，有 *enddoenddoclose(15)close(16)end写程序时：注意格点数要与数据对应，如：上程序对应的数据是 经度90200, 纬度-2060,时间：1971.012000.12共360个月的海面温度数据，数据格点精 度 2*2 , nx=(200-90)/2+1,ny=(60-(-20)/2+1,nt=360, nz=1,大气的数据要根据 数据的层次确定几层。4、 grd、ctl、gs nc 详述grd文件：grd数据不可直接看，为二进制无格式数据，简单的说只有1和0,而

5、 且数据间没有间隔，grads识别grd是根据ctl进行划分白1根据ctl中的经度、 纬度、层次、时间，精度进行数据分块。ctl实例：dset C:datasst.grdundef -9.99E+33title sea surface tempturexdef 56 linear 90 2ydef 41 linear -20 2tdef 360 linear jan1971 1mozdef 1 levels 0vars 1sst 0 99 surface sea tempture endvars上例数据的数据顺序是（以下是数据对应的经纬度）纬度经度（t=1）- 2090200的 纬度20S的从

6、90E200的56个数据- 1890200的 纬度18S的从90E200的56个数据6090200的 纬度60N的从90E200的56个数据以上为一层的数据，接下来是t=2, t=3t=360的数据，每个时间点的每一层 是如上格式，编程时读取和写如的数据循环顺序依次是：时间、层次、纬度、经度，读者参照3中的fortran程序加以理解。ctl文件：具体其他指导书上都有，我这里强调的是 sst后面的0表示一层，如 果是两层以上则是2,3，1层是固定用法，sst后面的99是默认设置；undef- 9.99E+33此处的数值决定了软件将文件中的那些值 认定为不绘制的数据，所以 这个值一定要与数据对应。

7、gs文件，批命令文件，与ctl 一样是用记事本编写，另存为.gs文件，文件都是 命令，方便大段的命令编写、修改，很常用，尤其时绘制的图要求比较多时必 须用，免得在命令窗口重复输入命令浪费时间，如下例子：'reinit''open c:datauv.ctl''set t 7'set lev 850''set grid off''set vpage 0 8.5 0 3.6''set parea 0.3 8.5 0.3 3.5''set gxout vector''set

8、grads off''d u;v''set vpage 0 8.5 3.6 7.2''set grads off''set gxout barb''d u;v''set vpage 0 8.5 7.2 11''set grads off''set gxout grid''d u;v''printim c:imagesgxout3uv850.png white'Gs文件以；结尾，分号后面不能有空格，除了循环命令外都需要单引号将命令

9、引起来。nc文件：此类数据不需要ctl可直接用sdfopen命令直接打开，往往需要知道数 据文件中的各个纬度特征，可以用：q ctlinfo命令查询该文件的内置 ctl,这样 一切都会很清楚，尤其是数据精度：截图如下（下例即2*2的网格经度）：sdfopen c：datasst.nnmean _ncSeann insr self-describing file： c ：st. Rnme an«n cSDF file c ： Xdatasst. mnmean -nc is open as file 1LOH set to 0 36日 LAT set to -88 88 LEU set

10、to O 0Tine ua.lues set： 1854:1 ：1 -9 1854:1 ：1 ：0 E set toll q ctlinfodset c ； datasst. mnmean ,nctitle NOAA Extended Reconstructed SSI U3 Lin def -9 .99e+33 dtype netedf xdeF 180 lineup 8 2 ydef 8? linear -88 2 zdef 1 linear 0 1 tdef 1869 linear 001JAH1854 imo uai*s 2tine_bnds =>t iu»e_bncl

11、s 0 t I ine Boundar-iessst,=>sst 0 t, y,x Montliil Means of Sea Surf ace Tenperature endvarsSR-以上为基础知识介绍，以下为技巧命令1、绘图时，图的时间下标可用set grads off命令关掉，网格用set grid off命令 关掉，需注意的是，网格关一次就一直有效，而下标则是每次绘完图就自动开启，所以建议读者在每次的 绘图命令之前加set grads off。2、3、reinit命令是让窗口恢复到刚打开时的界面，会恢复所有的sei:,同时关掉所有的打开文件，为为防止前面打开文件的干扰，建议读

12、者在每个gs文件的第 一条就加上这条命令(参考gs描述的例子)。4、5、数据维度设定：set lon 90 set x 1set lat 80 set y 20set lev 1000 set z 1set t 1 12 set time jan1970 dec1970上面两种设定等价，左边是实际维度设定法，右边是给点设定法，读者需 要确定具体的格点数。需要注意的是，在设定全球尺度时，经度0和360是同一个格点，所以set 0 360会出错，这时设定格点的方法比较好：set x 1 180。6、 vpage和 parea 的区另U:vapge是对整个绘图区分块，需要几张图就划分成几块，给英寸时

13、不需要给 标注、标题预留空间，如：要横着绘制两张图 那么就是set vpage 0 5.5 0 8.5(11*8.5)绘制第一张图set vpage 5.5 11 0 8.5绘制第二张图parea是描述的绘图时图形的四根边线的大小，而且是 虚页的尺寸如：画一张图 set parea 1.0 10.2 0.8 7.8四个值的范围 取决于vapge的长 度0v1.0v10.2v11,如果是上例中的两张图，那么： set parea 0.5 4.8 0.8 7.90<0.5<4.8<5.5 ,数值范围取决于水平、垂直的长度，与起点无关如 set vpage 0 11 3.5 7se

14、t parea 0.8 10 0.3 3.2y上满足0<0.3<3.2<(7-3.5)即可，实际y长度决定范围，与起点无关。5、'set annot 5 8''set xlopts 3 5 0.18''set ylopts 3 5 0.18'上面这两条命令是设定的x、y轴下标数字的颜色、粗细、字号'set annot 5 8'是设定坐标轴线、标题的颜色粗细，会重置xlopts的部分设 定，希望读者注意，命令间的互相干扰6、cbar cbarn 命令 cabr03&912151321242730这里只讲解c

15、barn命令，cbarn sf vert xmid ymid其中sf为标尺,1为全尺寸0.5为半尺寸；vert为放置位置，0为水平，1为 垂直；xmind、ymid为色标的中心位置如：cbarn 0.5 0 2.5 1.5色标 半尺度长，水平放置，色标的中心英寸坐标(2.5,1.5)。如果只是cabrn或cbar命令，会按照默认的全长，水平或数值取决于图的哪 边空位大绘制。强调一点，加色标和加标题都是在绘制出图形后才能加 ，因为色标是根据阴影 图确定对应色值，标题根据图形大小确定标题位置。7、cmin、cmax是命令是用于绘制大于或小于某数值的线或区域图形，在每次 绘图之后会重设，所以如果多次

16、使用一定要每次 d之前加上，这点与set grads off相似。8、求12个月每个月的海温距平值 'set t 1 12''asst=ave(sst,t+1404,t=1764,12)''modify asst seasonal' 'set time jan1971' 'd asst''set t 1405 1764''nasst=sst-asst''set time JAN1998' 'd nasst'set t 1 12是设定asst变量有12个

17、时间序列，每个时间格点放一个平面的平 均值，asst=ave(sst,t+1404,t=1764,12淀义变量asst放每个月的平均值，随着 t从1 变化到12, 一次求的每个月的平均值，起始时间是t=1405,终止时间是1764,t=1时，相当于 1+13+25+37，即每年的 1月份的值求平均(这里t=1+1404=1405是1971年1月，因此是求19712000年每年1月份的平均值), t=2,3.4,12与1同理。如此将12个月的平均值都放在了 asst里。Modify asst seasonal本来12个月的平均值知识放在了 112的时间序列里， (这里调用的文件数据开始时间是 1

18、854年1月)，所以asst的值只是在设定112 以内才能画出，假了这条命令，可以将 asst的时间序列扩展到所有时间里，使 得每一年的每个月对应都是该月30年的平均值，方便后面求距平。需要注意的，如果set t 1 4 ,那么这条命令的作用是每年的 asst的14月值是一样的，是该 月的平均值。由于grads本身软件有一定的问题，当你不是设定一段时间而是一 个时间点如：sett 1,步、不用modify命令，所有的时间序列都会有该值'sett 1405 1764''nasst=sst-asst'这两句是求30年（1971 012000 12每个月的海温距平值，

19、共360各月的距 平值。这个不难理解，不做解释。以下为实例：1、利用所提供的数据文件，绘制出 2003年7月60-150E、0-40N区域内700hPa 流线图，且地形高度场超过2000米以上用黑色阴影显示，并且给出相应标题（请 包含姓名拼音与学号），最终将图形保存。所有命令编写于.gs文件中。'reinit''open c:datadxgd.ctl''open c:datauv.ctl''set grid off'set grads off'set map 3 1 5''set xlopts 3 5 0.

20、18''set ylopts 3 5 0.18''set parea 0.7 10.4 0.6 7.8''set t 1''set lon 60 150''set lat 0 40''set gxout shaded''set rbcols 1 1 1 1 1 1 1''set cmin 2000''d h''set gxout stream''set time jul2003''set grads of

21、f'set lev 700''d u.2;v.2''set annot 5 8''draw title DingXiaoli 20081331001''printim c:imagesuv200307850.png white'2、利用所提供的数据文件，画出 2002年1-12月120 E、0-40N 200hPa纬向风 的纬度-时间剖面图。图型要求：(1)纬向风为西风时填色，东风绘制等值线，给出色标， 0值线加粗；(2) X轴标注为“time ”，Y轴标注为“ lat ”，标题标注为“ u 100-120E”。(

22、3)最终将图形保存为gmf格式。所有命令编写于.gs文件中'reinit''open c:datauv.ctl''set grid off'set grads off'set xlopts 3 5 0.16''set ylopts 3 5 0.16''set parea 1 10.4 1.2 7.9''set lon 120''set lat 0 40''set lev 200''set t 1 12''set annot 5

23、8''enable print c:imagesuv200.gmf'set xyrev on''set gxout shaded''set cmin 0''d u''cbarn 1 0 5.5 0.3''set grads off'set gxout contour''set cmax 0''set grads off'd u''set clevs 0''set ccolor 2''set cth

24、ick 10''set grads off'd u''draw xlab time''draw ylab lat''draw title u 100-120E''print''disable print'3、十二个月的nc数据整合到一个文件中(fortran)这个程序可用于整合数据 parameter(nx=360,ny=181,nz=26,nt=12)dimension temp(nx,ny,nz,nt)open(1,file='argo_200901.grd',f

25、orm='binary')open(2,file='argo_200902.grd',form='binary')open(3,file='argo_200903.grd',form='binary')open(4,file='argo_200904.grd',form='binary')open(5,file='argo_200905.grd',form='binary')open(6,file='argo_200906.grd',f

26、orm='binary')open(7,file='argo_200907.grd',form='binary')open(8,file='argo_200908.grd',form='binary')open(9,file='argo_200909.grd',form='binary') open(10,file='argo_200910.grd',form='binary') open(11,file='argo_200911.grd

27、9;,form='binary') open(12,file='argo_200912.grd',form='binary') open(37,file='argo_2009.grd',form='binary') do iz=1,nzread(1) (temp(i,j,iz,1),i=1,nx),j=1,ny)read(2) (temp(i,j,iz,2),i=1,nx),j=1,ny)read(3) (temp(i,j,iz,3),i=1,nx),j=1,ny)read(4) (temp(i,j,iz,4),i

28、=1,nx),j=1,ny)read(5) (temp(i,j,iz,5),i=1,nx),j=1,ny)read(6) (temp(i,j,iz,6),i=1,nx),j=1,ny)read(7) (temp(i,j,iz,7),i=1,nx),j=1,ny)read(8) (temp(i,j,iz,8),i=1,nx),j=1,ny)read(9) (temp(i,j,iz,9),i=1,nx),j=1,ny)read(10) (temp(i,j,iz,10),i=1,nx),j=1,ny)read(11) (temp(i,j,iz,11),i=1,nx),j=1,ny)read(12) (temp(i,j,iz,12),i=1,nx),j=1,ny)enddodo it=1,ntdo iz=1,nzwrite(37) (temp(i,j,iz,it),i=1,nx),j=1,ny) enddoenddoclose(1)close(2)close(3)close(4)close(5)close(6)close(7)close(37)end4、竖着绘制三张不同输出形式的uv风场图(parea可保证图形达到尽可能的大)'reinit''open c:da