GrADS基础绘图.ppt

1、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

2、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。,

3、参考资料,1、GrADS Tutorial 2、GrADS Reference Card 3、LASG: GrADS Mannual 4、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,Panoply OpenDX (formerly IBM Data Explorer) NCL (NCAR Command Language) ncBrowse (netCDF File Browser) HDF (Hierarchical Data Format) interface GrADS (Grid Analysis and Display Sys

4、tem) FERRET NetCDF Toolbox for MATLAB-5 IDV (Integrated Data Viewer) Origin surfer,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

5、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-win32

6、e.exe Linux：grads-bin-1.9b4-linuxRH9.tar.gz grads-1.8sl11-linux.tar.gz data.tar.Z 环境变量： Windows： 新建变量 GASDIR c:PcGrADSdat GASCRP c:PcGrADSlib 修改PATH变量, 增加路径 c:PcGrADSwin32;c:PcGrADSlib;c:PcGrADSdat; Linux： 在.cshrc 文件中添加: # 执行文件路径：setenv PATH /usr/local/grads/bin:$PATH # 字体和底图文件路径：setenv GADDIR /usr/

7、local/grads/dat # 脚本库的路径：setenv GASCRP /usr/local/grads/lib,Grads网络资源,GrADS主页和中文讨论区 /grads/ 或ftp:/ /grads (软件下载/ 联机文档/ email讨论区) (中文手册下载/ 中文讨论区/ 脚本和其它资源) GrADS实用文档 LASG编GrADS实用手册 中文, 较全面, 可用来自学 GrADS reference card 英文, 绘图命令和函数速查 GrADS scripting language reference ca

8、rd 英文, 脚本语言语法速查 GrADS Documentation Index 联机英文索引, 最全面,运行GrADS,打开数据： ga-open *.ctl ga-sdfopen *.nc ga-xdfopen test.ddf 查询信息：query ga-query ctlinfo ga-q dims ga-q file 关闭数据文件 ga- close 3 ga- close 2 Ga- close 1 设置维数环境 ga- set x 1 73 ga- set lat -20 60 ga- set lev 850 ga- set time 00z01Apr2007 26 LASG动

9、力论坛版 三. 运行GrADS绘图软件包 设置维数环境 ga- set x 1 73 ga- set lat -20 60 ga- set lev 850 ga- set time 00z01Apr2007 ,显示图形 ga- display u ga- d u; v.2 ga- d u; v.2; mag(u,v.2) 保存图形 ga- enable print a.gmf ga- print ga- disable print 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|c

10、open/run set display draw print quit/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set fgvals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(se

11、t prnopts) fwrite 输出二进制文件(set fwrite) 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(set wxopt),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set gxout grid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

12、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-,set annot #color(1) thick(6) set frame on | off | circle set xyrev on set zlog on | off | swap | undefine set coslat on | off set tlsupp year | month set grid on| off| horizontal| vertical linestyle #color set gridln auto |

13、 off | #color set xlint int set xaxis starrt end int set vrange vlo vhi set xlpos offset(0) b | t set xlopts #color(1) thick(4) size(0.12) set clopts #col(-1) thick(-1) size(0.09) set xlevs x1 x2 x3 set xlabs b1|b2|b3| set xflip on | off set xlab on | off | aut draw title title_string,set ylint set

14、yaxis set vrange2 set ylposl|r set ylopts set ylevs set ylabs set ylab set yflip draw ylab,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-,set line #color #style #thick draw line x1 y1 x2 y2 draw mark marktype x y size draw rec | recf xlo ylo xhi yhi draw ploy

15、f x1 y1 x2 y2 xn yn draw mappoly lon1 lat1 lon2 lat2 lon1 lat1 draw wxsym #symbol x y size #color #thick set font 050 draw title title_string set string #color tl | tc| tr| l | c| r| bl | bc| br set strsiz width height draw string x y string,天气符号示例,draw wxsym #symbol x y size #color #thick,q w2xy 13

16、5 20 ga- X = 4.25 Y = 4.91667 draw wxsym 40 5 4 0.5 2 2,地图投影、地图数据集,地图投映方式set mproj latlon | scaled | nps | sps | robinson | orthogr| mollweide | lambert | off 地图数据名set mpdset lowres | mres | hires | 地图属性设置set map auto | #color #style #thickness 地图绘制开关set mpdraw on | off 行政区界开关set poli on | off 投映参考经

17、纬度set mpvals off | lonmin lonmax latmin latmax ,地图投影方式：set mproj 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 enable print filename.gmf print disable print printim png | gif filename xNNN yNNN wh

18、ite | black 2，不能用于批处理文件中 wi filename.fmt .fmt 可为任意图形格式后缀 注意图形窗口不能被遮挡！ outxwd filename.xwd,数据输出,1，输出成二进制文件 set gxout fwrite set fwrite filename d var disable fwrite 2，输出为ASCII文件 file=output.txt set gxout print d tem 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)

19、 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

20、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

21、 ) 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,

22、skip_x, skip_y ) 加权9点平滑 smth9 ( expr ) 1-D 3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：Grads Script: *.gs,注释语句: * 赋值: 交互命令： say / prompt / p

23、ull 条件控制： if / else / endif 循环语句： while endwhile / break / continue,*this is a sample script open my_sst_dataset.ctl set lat -30 30 set lon 90 300 display sst say She said it is . Prompt Enter min and max longitudes: pull minlon maxlon if expressionscript record. elsescript record. . Endif while exp

24、ressionscript record .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.gs define_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

25、/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gradsnc ga-

26、sdfopen path/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,do it=1,mt write (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) dimension slp(mx,my,mt), Dimension uwnd(mx,my,ml,mt), vwnd(mx,my,ml,mt) open (10, fi

27、le=sample.grd, form=unformatted, access=direct, recl=mx*my ) irec=1 do it=1,mt write (10, rec=irec ) (slp(i,j,it),i=1,mx),j=1,my) irec=irec+1 do ilev=1,ml write (10, rec=irec ) ( uwnd(I, j, ilev, it), i=1,mx), j=1,my) irec=irec+1 enddo do ilev=1,ml write (10, rec=irec ) ( vwnd(I,j, ilev, it), i=1,mx

28、), j=1,my) irec=irec+1 enddo enddo close (10) end,DSET sample.dat TITLE Sample Model Data DTYPE station UNDEF 0.10000E+16 XDEF 144 linear 0 2.5 YDEF 73 linear -90 2.0 ZDEF 7 levels 1000 900 800 700 500 300 100 TDEF 12 linear 00z01apr1985 6hr VARS 3 slp 7 99 sea level pressure u 7 99 U component v 7

29、99 V component ENDVARS,模式数据转化为nc数据,MM5toGrADS.tar.gz: /mm5/mm5v3/tutorial/mm5tograds/mm5tograds.html WRF2GrADS: /wrf/users/download/get_source.html,站点数据的准备以及站点图形的绘制,set gxout 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 tser

30、wx 单站天气现象时间序列 wxsym 在站点上标记天气符号(set wxopt),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.grd 2、编写r.grd数据的数据说明文件r.ctl 3、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.ctl 6、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.grd title Sample Model Data

31、dtype station stnmap sample.map undef 0.10000E+16 xdef 144 linear 0 2.5 ydef 73 linear -90 2.0 zdef 7 levels 1000 900 800 700 500 300 100 tdef 12 linear 00z01apr1985 6hr vars 3 slp 7 99 sea level pressure u 7 99 U component v 7 99 V component endvars,parameter (mx=144, my=73, ml=7, mt=12) dimension

32、slp(mx,my,mt), Dimension uwnd(mx,my,ml,mt), vwnd(mx,my,ml,mt) open (10, file=sample.grd, form=unformatted, access=direct, recl=mx*my ) irec=1 do it=1,mt write (10, rec=irec ) (slp(i,j,it),i=1,mx),j=1,my) irec=irec+1 do ilev=1,ml write (10, rec=irec ) ( uwnd(I, j, ilev, it), i=1,mx), j=1,my) irec=irec+1 enddo do ilev=1,ml write (10, rec=irec ) ( vwnd(I,j, ilev, it), i=1,mx), j=1,my) irec=irec+1 enddo enddo close (10) end,第三步：用stnmap 外部命令生成.map文件,方法1、ga-!stnmap enter stn ctl filename : e:/data/sample.ctl 方法2、!stnmap i e:/data/sample.ctl 特别注意