GrADS绘图软件使用手册

7GrADS绘图软件实用手册2002年1月8目录第一章GrADS绘图软件概述1.GrADS绘图软件简介2.Internet上的GrADS资源2.1GrADS在Internet上的主页2.2windows环境下GrADS资源3.GrADS绘图软件的安装（windows环境）3.1在windows环境下安装GrADS软件包Xserver的安装第二章GrADS绘图模板1.GrADS示例演示1.1启动GrADS1.2退出GrADS1.3示例演示GrADS命令的使用2.GrADS绘图模板3.GrADS模板的高级应用GrADS描述语言GrADS高级模板的应用第三章GrADS数据格式1.格点数据描述文件1.1数据描述文件各项解释1.2生成model.le.dat和model.le.ctl文件的程序代码片段2.站点数据的格式附录1.如何精确控制图形输出的尺寸—Landscape纸型2.台站资料的显示3.Linux环境下的安装9第二章GrADS绘图软件概述1GrADS绘图软件简介TheGridAnalysisandDisplaySystem(GrADS)是一套应用广泛、使用方便的科学数据绘图软件包。其主要特点：GrADS属于自由软件，可以从Internet上免费获得。可运行于各种Windows和Unix工作平台。GrADS可用于4D数据的分析。既经度、纬度、层（气压层、高度层等）和时间/xyzt4维。数据可以是格点化的数据或离散点数据。GrADS特别适用于气象类数据的分析。但也完全可以用于更广泛类型的数据分析。GrADS有多种显示方式：等值线、流线、矢量图、风矢量图、站点填图、折线图、直方图等多种两维图形。可处理多种数据格式的数据。GRIB、NetCDF、HDF-SDS等通用数据格式和系统自定义的一种二进制数据格式。采用命令行输入的方式交互式地显示图形。并有多种命令对数据进行再加工。如求平均；计算涡度、散度、垂直积分、计算差分等。图形可以按多种格式存储：ps、png、jpg、tiff、gif、windowsmetafile等。自身以metafile格式存储。提供多种辅助工具软件。如看图、打印、图形格式转换（gv）等工具。2Internet上的GrADS资源2.1GrADS在Internet上的主页GrADS主页地址：从GrADS主页上可以找到预编译好了的适合于windows环境下的GrADS软件包，和适合于各种UNIX环境下的GrADS软件包。关于GrADS在UNIX环境下的资源请参考附录。2.2windows环境下GrADS资源GrADS1.8sl8.win32.exe——GrADS软件包安装执行程序。目前在windows环境下最新的版本为GrADS第1.8版。下载GrADS演示数据：从下载：model.le.dat和model.le.ctl文件；或者GRIB码格式的数据：model.grb、model.gmp和model.ctl3GrADS绘图软件的安装（windows环境）在windows下运行GrADS的条件：安装GrADS软件包安装XSERVER软件包3.1在windows环境下安装GrADS软件包运行上述可执行文件(GrADS1.8sl8.win32.exe)进入第一个画面：10用鼠标选择“Install”键，进入第二步，显示GrADS的一般信息，选择“OK”进入第三步，显示license信息如下：选择“IAcceptTems”键：进入第四步，要确定最终安装目录。系统显示缺省安装在:“c:\ProgramFile\pcGrADS”目录下。但为了在Dos环境下运行方便，最好不要安装在目录名中有空隔的目录下—如“ProgramFile”。因此这里可改为“c:\pcGrADS”或其它。修改完后用鼠标点击“OK”键安装程序开始安装。安装程序将修改你的autoexec.bat文件中的setpath=（…原path加上);c:\pcgrads\win32(若安11装在ProgramFile目录下，c:\progra~1\pcgrads\win32)。安装完后可从“开始”看到如下画面：表示GrADS软件包已安装成功，现在可以开始使用GrADS软件了。Getting_Started和tutorial是入门和初学指南；users是在线帮助手册。在开始使用前，先来考察一下安装程序在GrADS的目标目录（如上例中的“c:\pcGrADS”）下安装的内容：12win32下安装有GrADS的所有可执行程序；dat目录下有运行GrADS所需的字库和地图数据文件；doc目录下存放帮助和说明文件；lib目录下存放了一些有趣的模板。GrADS常用命令列表Grads经典GrADS，支持Grib,NetCDF,IEEE格式的数据。GradsC压缩模式的GrADS，占内存最小。GradsGUI（假）图形界面的。GradsHDF与经典GrADS相当，多增加了HDF-SDS格式。GradsNC与经典GrADS相同。gv32Windows下看图（metafile格式）及格式转换工具。rxvt在Windows下打开一个命名行窗口。3.2Xserver的安装在windows环境下运行GrADS软件包，需要有一个能在PC机上运行的XServer系统支持。这部分软件并不属于GrADS支持范围，因此在GrADS主页上并不能下载。但Internet也有许多这方面的免费软件，如：x-win32、omni、Xmanager等软件。这些软件安装并不复杂，并配有说明文档。本手册以Xmanager作为GrADS的XServer支持系统。Xmgr139e.exe——既为Xmanagerversion1.3.9的安装执行程序，序列号：018112-136905-999104。安装后即在桌面上生成Xmanager目录图标，用鼠标双击打开该目录：在开始启动GrADS之前，用鼠标双击图标，运行XServer。也可以从开始程序Xmanager1.3.9Xmanager来启动XServer。13第三章GrADS绘图模板初学者可以通过“初学指南”既参考GrADS软件的“Tutorial”联机帮助文件开始学习。该文档可以以鼠标点击“开始”—“程序”—“win32GrADS”—“tutorial”打开Tutorial”联机帮助文件。运行tutorial的条件需要有一组演示数据：Model.le.dat(数据文件—二进制)，Model.le.ctl(描述文件—ASCII码)或Model.grb，Model.ctl，Model.gmp(GRIB码数据)第一组（Model.le.dat）为模式输出的五天的预报结果；第二组（Model.grb）为同一结果按GRIB格式存储的数据，而*.ctl文件（ASCII码）是对应数据文件的描述文件。GrADS并不直接使用“数据文件”，而是通过“描述文件”间接使用“数据文件”。GrADS中“打开一个数据文件”既是指打开一个数据描述文件。关于GrADS数据格式和用户如何生成该格式的数据，将有专门章节讲述；关于GRIB、NETCDF等数据格式的使用也将有专门论述。以下以第一组（或第二组）数据说明GrADS的使用。在使用数据前，先将数据，Model.le.ctl和Model.le.dat文件存于硬盘上的某一目录下，如c:\pcgrads\sample。首先来了解一下数据的内容。Model.le.dat是一组模式输出的全球5天数值预报结果，包括了多个要素、多层，按经纬度网格存放的数据。以下是Model.le.ctl清单：141.GrADS示例演示目的：学习GrADS的基本使用方法。介绍GrADS的常用命令。1.1启动GrADS启动xmanager打开一个MS-DOS窗口。在MS-DOS窗口输入命令：cdc:\pcgrads\sample再输入命令:grads，显示如下提示：15首先显示GrADS的一般信息，最底行提示是用“Landscape”模式（11X8.5英寸）或portrait（8.5X11英寸—GrADS中长度和大小单位都用英寸）模式显示图形输出窗口。输入L回车或回车是“Landscape”模式；输入P回车是用portrait模式。之后进入GrADS的命令交互模式，等待用户输入命令。此时你的桌面应如下图所示的特征。若想启动GrADS直接进入命令交互模式，输入命令：grads–l，直接进入“Landscape”模式或grads–p，直接进入portrait模式。要获得GrADS命令行帮助，请运行grads–help。grads-b以批处理方式运行，不显示图形输出grads-l以“Landscape”模式运行。grads-p以“portrait”模式运行。grads-c进入GrADS后，执行批处理命令文件，显示图形输出。grads-cl以上选项可联合使用。16左上角一个窗口是图形显示区，GrADS的所有图形输出结果在此窗口下显示；下部为原打开的MS-DOS窗口，此时正在运行GrADS，提示显示“ga-”，说明正处于GrADS命令等待状态。GrADS的所有命令都只能通过该窗口输出，所有文字信息也都由此窗口输出。GrADS命令采用以下格式：ga-命令参数参数，，，，输入的参数不包括“”符号，“”内的部份可以省略。所为的命令交互模式既是在GrADS命令提示符下，一步步输入各种GrADS命令产生各种图形。1.2退出GrADSga-quit171.3示例演示GrADS命令的使用。例1ga-openmodel.le.ctl进入的第一步，打开一个描述文件（扩展名ctl可省略），GrADS并不直接使用“数据文件”，而是通过“描述文件”间接使用“数据文件”。ga-qfile显示GrADS打开数据的内容，显示结果应与描述文件说明一致。(可以直接运行ga-q显示q命令所代的参数及多项功能解释。)ga-dps显示地面气压（1987.1.2.0hr）如上图。“d”是“显示”命令，“ps”是model.le.ctl文件中定义的变量名称，代表地面气压。例2紧接上例输入以下命令：ga-c清除图面。如不清除图面，GrADS后续显示的图形将与已存在的图形产生叠加。ga-setlat40ga-setlon-90ga-setlev500ga-sett1GrADS视所有物理量为四维数据，以lon|lat|lev|time—称为“世界坐标“或x|y|z|t—称为“网格坐标”。两种方式表示。缺省采用第一种方式，水平（lon|lat）自动认为是经度/纬度坐标。以x|y|z|t方式表示维数时，每一维都是一组从1开始的序列数，对应网格的序号。本例中：x从1到73（代表从00到3600共72个格点，第73个格点即第1个格点）；y从1到46（代表从-900到900共46个格点）;z从1到7（从1000hPa开始，共7层）;t从1到5（5天）运行“openmodel.le.ctl”命令后，lon|lat或x|y是可变的（lon:00~3600;lat:-900~900）。而垂直和时间维取固定值，lev=1000hPa或z=1;time=1987.1.2.0hr或t=1。“set维数参数数值1数值2”命令改变当前维数设定值。当取“数值1数值2”时，表示该维是变化的；而只取一个值时，表示该维取固定值，对于网格坐标可以是分数值，系统会自动作内插。维数参数一直保持到再次设定时都有效。要察看当前维数情况，运行：ga-qdimsga-dz显示位于(400N,900W)，500hPa层，1987.1.2.0hr一点的位势高度。18例3紧接上例输入以下命令：ga-c清除图面。ga-setlon-1800ga-dz显示沿400N,，1800W至0度，500hPa层，1987.1.2.0hr位势高度剖面图。例4ga-c