Grads使用手册

中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室NationalKeyLaboratoryofNumericalModellingforAtmosphericSciencesandGeophysicalFluidDynamics(LASG)InstituteofAtmosphericPhysics,ChineseAcademyofSciencesTechnicalReportGrADS使用手册LASG编中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室（LASG）关于本手册本手册是在1995年张洪编写的《GrADS气象图形系统使用方法》及其它相关文档的基础上汇编而成。主要介绍了GrADS的基本用法、使用技巧、及与GrADS相关的绘图技术。本手册将根据软件发展不定期进行修订。版权本手册版权属中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室（LASG）。本手册可免费下载及使用。本手册的维护与更新本手册由王军负责维护与更新，如果有什么意见和建议，请与他联系，或在论坛上讨论。Email:[e-mail]有用的链接GrADSHomepage：：://（本地）本手册下载：中文讨论区：=3致谢感谢张洪编译了《GrADS气象图形系统使用方法》。感谢funny对本手册耐心细致的修订工作，以及在论坛上给予大家的热情帮助。GrADS使用手册第一章基本概念与基本操作§1.1GrADS简介GrADS（GridAnalysisandDisplaySystem）提供一个全32位的交互操作的气象格点数据和站点数据的分析和显示环境。该系统具有气象数据分析功能强、地图投影坐标丰富、高级编程语言使用容易、图形显示快速，并具有彩色动画功能等特点，因此迅速成为国外气象数据显示的标准平台之一。GrADS当前版本为1.8s11，可用于如下平台：DEC、Intel/LINUX、SUN、MacintoshOSX、SGI、IBM/AIX、MSWindows。GrADS软件包所包含的文件：gradscGrADSClassic-readline,printimonlygradsdodsGrADSwithreadline,printim,LATS,read/writeNetCDF,DODSgradsncGrADSwithreadline,printim,LATS,read/writeNetCDFgradshdfGrADSwithreadline,printim,LATS,read/writeHDF,readNetCDFgribmapMapsaGRIBdatasettoaGrADSdescriptorfilegribscanExtractsgridandvariableinfofromaGRIBdatasetgxpsConvertsGrADSmetafilestoPostscript(olderversion)gxepsConvertsGrADSmetafilestoPostscript(Level1orLevel2)gxtranDisplaysmetafilesstnmapMapsstationdatawgribSee英文主页：§1.2基本概念按磁盘文件记录格式，GrADS软件包的文件分为如下几类：(1).dat二进制无格式记录的原始气象数据文件，其数据既可以是格点数据，也可以是站点数据。它们是从其它气象数据（如站点气象报、格点气象报、模式格点输出结果）转换生成的。对格点数据而言，其格式为二进制无格式直接或顺序记录格式。总之对格点数据，整个数据集是一个大的五维数据场，包括三维物理空间、一维物理变量、一维时间变量，存放时以二维数组片的形式按水平、垂直、物理变量、时间序列的顺序排放，详情参见§4。(2).ctl原始数据描述文件。该文件为纯ASCII文件，用以描述原始数据集的基本信息，包括数据集文件名、数据类型、数据结构、变量描述等等，详见§4。在GrADS环境中至少得首先打开（open）一个数据描述文件，以便后续的操作有数据对象。(3).gsGrADS控制文件，用GrADS命令run执行之。这也是一个纯文本文件，内含用描述语言（scriptlanguage）写成的批处理GrADS系统设置和命令，可集成处理GrADS命1令。详见§6。(4).exe系统命令文件，是GrADS系统在DOS环境下的各执行文件。如grads.exe为GrADS图形分析和显示命令；dos4gw.exe为DOS的扩展环境；gxps.exe、gxpsc.exe、gxpscw.exe都是图元文件转换为postscript文件的执行文件；gxtran.exe是图元文件转换到显示器上显示的执行文件；gx.exe是将图元文件转换为各种不带ps解释器的打印机输出的执行文件。详见§1.3。(5).gmf（.met）GrADS系统图元输出文件，格式由GrADS内定，文件名随用户自定，其内容为屏幕显示图形的二进制图元数据，用于产生图形的硬拷贝输出。在windows平台，用gv.exe或gv32.exe可以查看此图元文件，并可将其另存为.wmf格式的图形文件。详见§1.3，§5。(6).psPostscript格式文件，其内容为ASCII码形式的Postscript语言格式的图形数据，它是图元文件*.gmf（*.met）经gx.exe、gxpsc、gxpscw转换生成的，可用于ps打印机的直接硬拷贝输出，也可被其它应用软件调用，只要该软件识别ps格式数据。详见附录二“PS文件详解”。(7).exc直接执行批处理文件，其内容为GrADS交互环境下所打命令的直接集成，按记录存放在一个ASCII码文件中，在GrADS环境下用exec命令执行之。启动GrADS后首先需打开至少一个数据描述文件，按打开文件的次序系统自动给打开文件编号，第一个打开的文件为1号文件，以后顺排。以后的维数环境设置和图形操作都是针对当时的缺省文件进行的，除非变量名下标标出文件编号，自动的缺省文件为1号文件，改变当前缺省文件序号用setdfile#命令来设定第#号文件为当前缺省文件。维数环境是GrADS的一个重要概念，GrADS视每一个物理变量场为一个四维数据集（4Ddataset）。包括空间三维和时间一维，也可固定其中的一维或几维以获得实际的低于四维的数据子集。GrADS中设置维数用以说明或指定随后的分析或图形操作时参加操作的原始数据集的维数范围，即通过设定工作数据的起止点数、取点频度（间隔）来设定昀后工作数据场的数组成份。该工作数据集可以是整个原始数据场，也可以是原始数据场的一部分，详见§2，§6。所谓维数环境是对格点数据而言的。维数环境的定义可在两种空间坐标上进行。一种是地球坐标（worldcoordinate），以经纬度为度量单位；另一种是格点坐标（gridcoordinate），以网格点数为度量单位。二者一般对应于同一个绘图坐标，都对应到网格点上。在维数环境表达式中x，y，z，t与lon，lat，lev，time是分别对应于两套坐标的专用维数变量，含义固定，如x与lon都指西到东指向的（缺省方向）水平坐标，y与lat都指南到北指向的（缺省方向）水平坐标，z与lev都指从地面到高空的（缺省方向）垂直坐标，t与time都是时序坐标，不过t用的是格点时次序号，而time用的是格林威治标准时的GrADS绝对表达格式。详见§2，§4。当所有维数都固定时，得到的是一个单值数据点；如果只有一维变化，得到的时一维数据线，屏幕显示时为一条曲线；二维发生变化时对应于二维切片（slice），屏幕显示时缺省表达为二维平面图，也可显示为一维曲线的动画序列；三维发生变化时GrADS解释为一个二维切片的序列，屏幕显示时须设定一维作为动画维，以动画方式显示；四维变化就须指定两维为固定或用动画方式才能显示。总之图形输出只能以二维或一维方式表达多维变量。GrADS定义的绘图区域为横放或竖放两种矩形区域（缺省为横放），它们缺省的硬拷贝输出区域大小分别为11x8.5和8.5x11英寸。所谓横放即所谓风景画形式（Landscape），简2GrADS使用手册称L，竖放即所谓肖像画形式（Portrait），简称P，两者都是通常的A4纸大小，所以我们在计算机屏幕上使用的工作窗口昀好也按上述长宽比例设置。GrADS启动时首先提示用横放还是竖放形式，缺省为横放，如想竖放则键入no后回车，随后窗口工作区就从原先的字符窗口状态进入图形窗口状态。需要说明的是现在键盘输入显示和执行后的回应信息显示在字符窗口，而图形显示在图形窗口，两者未分离，而是重叠显示。不过通过print命令产生的图形硬拷贝文件中不包含所有字符窗口的信息。GrADS的命令提示符为“ga”。可以利用frame.gs或stack.gs来半自动分离字符和图形窗口。GrADS的绘图工作区分三个层次，一层是实际页（realpage），即硬拷贝的A4纸大小，单位为英寸（注意横放或竖放）；一层是虚拟页（virtualpage），单位也是英寸，缺省时虚页等同于实页；第三层是在虚页中指定绘图区域，其单位用的虚页中的虚英寸，即缺省时等同于实际英寸，当设置虚页后按比例度量。注意第三层所定义的区域只包含图形，不包括坐标轴、标题等附属信息的位置，即要预留出附属信息的区域。§1.3基本操作新版本的GrADS交互环境中可以使用上下左右箭头键对曾经使用的命令进行调用和编辑，但仅限于本次启动GrADS交互环境后所使用的命令。在DOS或Unixshell环境下的命令：grads启动GrADS系统，在交互式方式或批处理方式下分析或显示气象数据，并可生成硬拷贝图元文件。其语法为：grads[-lpbcrun描述文件名]其中l表示横放，p表示竖放，输入该选项后启动GrADS时系统将不再提示选择方向，b表示批处理，屏幕不再显示图形结果，直接完成全部操作，c表示进入GrADS环境后首先执行随后跟在run命令后的描述文件，该文件由用户设定，类型为*.gs。几个选项可组合使用，也可键入grads直接交互操作。gxps，gxpsc，gxpscw将GrADS内print命令产生的图元文件分别转换为单色（灰度）、彩色以及反白（即白底）彩色的postscript格式文件，用于硬拷贝输出。语法为：gxps-i图元文件名-ops文件名gxpsc-i图元文件名-ops文件名gxpscw-i图元文件名-ops文件名也可交互使用。stnmap用于将观测站点数据与图形显示时的站点图建立链接以加速显示。语法为：stnmap-i站点数据描述文件也可直接键入stnmap交互式操作。gs-sDevice=vgaps文件名3文件。gribmap形成GRIB数据文件的index文件（*.idx），用法：～[-ifname.ctl][-v][-t0][-0][-fhr][-sxxx][-hxxx]-v：详细输出信息，-0：跳过预报记录，仅取诊断记录，-t0：仅取基准时间与*.ctl文件中初始时刻一致的记录(如0,12,24,…,72hr的预报结果)-fhr：仅取预报时效为hr的记录，-sxxx：搜索'GRIB